LYMPHOSCOPE—邻近淋巴系统的淋巴结造影装置

项目概况：该装置用于对邻近淋巴系统的淋巴结进行对比映射，采用扩展的（使用两种荧光染料）光动力成像原理，以区分附近器官的淋巴流出路径。

该设备可以实时登记输出，分析哺乳动物组织中各种荧光素的发光强度，以区分附近器官的淋巴流出路径。并在诊疗或外科手术过程中，将各种荧光素在特定患者组织中分布的信息储存在存储设备上。

技术特性（参数）：

1.从打开电源开始，设备的工作准备时间不超过3秒。

2.设备可以记录至少两种荧光素的光辐射，其波长为：-660 nm；-780海里。

3.光学记录模块的数量每个波段不少于1。

项目前景：女性中最常见的恶性肿瘤是乳腺癌，最常见的癌细胞转移发生在腋窝淋巴结中，而通过手术切除腋窝中的所有淋巴组织，将导致乳腺淋巴淤积。

使用本技术设备允许外科医生区分开放性伤口上不同淋巴结的淋巴流出。通过只操作功能性淋巴结而不影响健康淋巴结系统，外科医生可以拯救人类淋巴系统附近的大部分淋巴。

拟合作方式：技术授权

Аппаратно-программный комплекс расширенной фотодинамической визуализации для дифференциации путей лимфооттока близкорасположенных органов, «Лимфоскоп»

Устройство для контрастного картирования лимфоузлов смежных лимфосистем предназначено для проведения расширенной (за счет применения двух флуоресцентных красителей) фотодинамической визуализации для дифференциации путей лимфооттока близкорасположенных органов.

Выполняемые функции:

Разрабатываемое Устройство должно обеспечивать:

1) в режиме реального времени:

а)  регистрацию,   

б)  обработку,

в)  анализ свечения различных флуоресцентных красителей в тканях млекопитающих для дифференциации путей лимфооттока близкорасположенных органов.

2) сохранение информации о распространении различных флуоресцентных красителей в тканях конкретного пациента в ходе диагностических или хирургических процедур на запоминающее устройство. 

Основные потребительские качества и параметры продукта: 

Технические характеристики (параметры): 

1.  Время готовности к работе разрабатываемого Устройства с момента включения должно составлять 3 с., не более.  

2. Устройство должно регистрировать оптическое излучение не менее чем двух флуоресцентных красителей на длинах волн:  - 660 нм;  - 780 нм.  

3. Количество оптических регистрирующих модулей – не менее 1 для каждого оптического диапазона.

教育机器人智能系统

项目概况：教育机器人智能系统能够在教室内与每个孩子开展互动，包括教育、心理支持和娱乐等。针对小学的示例场景如下：

口语学习—机器人通过游戏形式能为儿童提供查有多少个手、手指、眨眼次数和口头回答的次数等。

晨练—处于娱乐状态的机器人能为孩子提供锻炼和一系列练习。

交通标志教学—机器人可以交互式地教给儿童交通标志，儿童须出示带有交通标志的卡片，机器人能够识别出这些标志并告诉孩子交通标志的意思。

学习乘法表—机器人以互动形式教给孩子乘法表，同时可使用语音界面进行交互。

学习诗词—机器人能够与孩子一起学习诗词，诗词取自云端数据库，机器人能够阅读诗文并将其显示在屏幕上，然后孩子阅读诗文，如果有停顿，机器人可通过阅读学生遗忘句子的第一个单词来提醒学生。

诗歌动作—机器人会以自己的手、头和躯干的动作来演示诗词，这会使孩子更容易记住。

谜语—机器人出题，孩子来猜，谜语文本从云端获取，并提供答案选项。

情感游戏—游戏帮助孩子与机器人建立更紧密的联系，儿童出示带有情感图像（恐惧、愉快、惊奇等）的卡片，并使用动作（手部动作）向机器人展示（头部、躯干、眼睛等），孩子必须表现出情感。

算术训练—机器人会扮演学生和老师的角色：孩子们向机器人展示带有数字和标志的卡片，机器人给出答案，然后反过来：机器人在其屏幕上显示要回答的问题，如果回答正确，机器人会称赞学生，若是错误，学生可继续思考或进行下一个问题。

项目前景：儿童教育和发展智能机器人系统致力于：

针对高中生和中等职业教育组织的培训工具，可用于在“信息学”、“技术”或其他学科教学时进行编程。

适用于学龄前、小学、基础教育，在各学科（“数学”，“俄语”，“文学”，“世界”等）教学过程中老师对学生的指导，包括在课外活动中使用。

作为教育和教育过程的一部分，适用于教学助理、导师、行政管理人员等。

所属机构：托木斯克国立系统管理与无线电电子大学

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

机构简介：托姆斯克国立系统管理与无线电电子大学成立于1962年，是俄罗斯领先的工程大学之一，位于西伯利亚文化中心托姆斯克市。在校教职员工500余名，其中包括大量工程师和教授。大学致力于在教育和研究领域发挥领导作用，并在全球开展业务。大学注重科技成果转化应用，构建了由校友创建的创新公司网络，目前已有125家公司。大学孵化器孵化着15个由大学生创建的高科技初创企业。大学加入了多个大型国际计划，例如欧盟-俄罗斯合作计划，INTAS，TEMPUS，DAAD，CRDF等。

拟合作方式：技术授权

Программное обеспечение для интеллектуальной робототехнической системы поддержки образовательного процесса

Робототехническая система обучения и развития ребенка предназначена: 

для обучающихся старших классов и организаций среднего профессионального образования средство обучения (инструмент) программированию в рамках предметной области «Информатика», «Технология», дополнительных образовательных программ; 

для обучающихся по программам дошкольного, начального, основного общего образования источником информации, организатором, наставником в процессе обучения различным предметам (“Математика”, “Русский язык”, “Литература”, “Окружающий мир” и др.), в том числе, в рамках внеурочной деятельности; 

для педагогических работников, административного и вспомогательного персонала образовательных организаций «помощником», «тьютором» и др., в рамках организации образовательного и воспитательного процесса;

обеспечения индивидуальной работы с каждым ребенком внутри класса в областях: обучения, психологической поддержки, развлечения.

Должны быть реализованы сценарии человеко-машинного взаимодействия (робот-ребенок), назначение - поддержка обучения в начальной школе, примерные темы: 

“Обучение устному счету” - робот в игровой форме должен предлагать детям посчитать сколько у него рук, пальцев, сколько раз он мигнул глазами и дать ответ в устной форме 

“Утренняя зарядка” - робот в игровой форме должен предлагать детям заняться зарядкой и выполнить ряд упражнений

“Обучение знакам дорожного движения” - робот в интерактивной форме должен обучать детей знакам дорожного движения, при этом дети должны показывать роботу карточки со знаками ПДД, робот должен распознавать знаки и рассказывать детям что они означают 

“Обучение таблице умножения” - в интерактивной форме робот должен обучать детей таблице умножения, взаимодействие при этом должно происходить с помощью голосового интерфейса («таблица на семь: семь ю восемь? Ответ 54 неправильно, попробуй еще раз...») 

“Разучивание стихов» - вместе с ребенком робот должен учить стихотворения, тексты стихов берутся из базы в облаке, робот должен проговаривать стих и демонстрировать его на экране, затем ребенок должен зачитывать стих, если возникает пауза, робот должен подбадривать ученика зачитывая первое слово из «забытой» строки стиха 

«Стихи с движениями» - робот должен демонстрировать стих собственными движениями рук, головы и торса, это должно позволять лучше запоминать стихи маленьким детям 

«Загадки» - робот должен загадывать загадки, а ребенок должен отгадывать, тексты загадок при этом должны браться из облака, предусмотрены несколько вариантов ответа: «заяц», «зайчик», «зайка»

«Игра в эмоции» - игра должна помогать устанавливать более близкий контакт с роботом, а дети должны показывать ему карточки с изображением эмоций («страх», «веселый», «удивление» и др.) а робот с помощью анимации (движения рук, головы, туловища, глаза и пр.) должен демонстрировать эмоцию 

«Обучение арифметике» - робот должен выступать в роли ученика и учителя, как ученик: дети должны ему показывать карточки с цифрами и знаками, робот должен дает ответ, затем наоборот: робот должен показывать детям на дополнительном экране примеры на которые нужно дать ответ, если правильной ответ, то робот должен хвалить ученика, если нет, предлагать подумать или перейти к следующему.

用于检测无人驾驶传输网络中网络威胁的神经框架

项目概况：神经网络入侵检测系统旨在检测针对无人驾驶，自动化和联网车辆（汽车、飞机、水上车辆）的网络威胁。

基于神经网络入侵检测系统专门设计用于解决该问题的三个方法：生成初始样本的方法，训练人工神经网络的方法和测试人工神经网络的方法。

初始样本的形成和数据的准备，是构建人工神经网络最困难的任务之一。源数据被转换成可以馈送到网络输入的形式，转换后的数据称为数据集。正确准备数据集可以使人工神经网络更快地学习，并在输出端产生更准确的结果。初始数据采样的复杂性在于，对真实系统的研究和测试非常昂贵且难以实施，因此需要使用各种网络模拟器来研究动态网络和安全配置文件的行为。现有的数据集（例如KDD和DARPA）是专门为传统计算机网络设计的，而我们开发的方法考虑了VANET / MANET等现代动态分散网络的具体情况。

通过使用网络模拟器，对移动运输环境进行建模以及对典型网络威胁情景的详细研究，可以实现最大的真实感。

确定了VANET/MANET网络中最常见的网络攻击迹象：

DoS：从具有最小时间间隔的特定IP地址；

DDoS：从使用TCP握手的大量主机；

黑洞--攻击者延迟所有数据包，从而导致目标节点的隔离；

灰洞--攻击者只通过部分数据包，从而导致违反传输的流量；

虫洞--两个或多个恶意网络节点建立私有通道，影响网络服务的性能，如时间同步、本地化、数据同步。

训练数据集包括网络数据包流量，路由表和数据传输统计信息：

1.网络数据包流量包含有关所有三种类型节点的信息，因为在特定的时间点，每个节点都可以分配为源节点，目标节点或中转节点。这使您能够检测到诸如“黑洞”，“灰洞”和“拒绝服务”之类的威胁。

2.路由表包含有关单个节点的路由表组成的信息，该信息允许检测蠕虫攻击。

3.数据传输统计信息使您可以评估网络节点之间的当前数据传输，并准确确定网络中是否存在数据丢失。如果有，则应考虑网络数据包流量和路由表，以检测攻击。

基于神经网络入侵检测系统一组神经网络，该神经网络由以下神经网络组成：

具有激活功能“整流器”，Adam优化方法和训练数据集大小为5000个元素的LSTM RNS；

具有S型激活功能，Adam优化方法和训练数据集大小为5000个元素的LSTM RNS；

具有小波变换，Adadelta优化方法和大小为400个元素的训练数据集形式的激活函数的小波神经网络。

开发的神经网络入侵检测系统可提高车辆安全大数据的处理速度-样本中多达1亿个数据。每次攻击在大型网络中检测网络攻击的效率系数至少为95％。

支持实时模式和低资源的硬件平台。

项目前景：

入侵检测系统采用循环和深度人工神经网络设备，因此该系统具有多个优点：

检测精度高达97-99%,

自动提取模式（自学习）；

高速检测和大数据处理：样本数据达到1亿；

工作的同时可以自动学习；

可以检测未知攻击；

可以并行工作。

所属机构：圣彼得堡理工大学

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

机构简介：圣彼得堡理工大学是俄罗斯一所国家研究型技术院校，属于俄罗斯理工科综合教育序列，同时也是多学科教育、尖端技术研发与密集型创新的世界级领军学校。学校现有25名俄罗斯科学院院士和通讯院士，学士和硕士培养方向49个，副博士和博士培养方向高达92个。该校一直以来都是俄罗斯科研人才最重要的培养基地和科研项目研究基地。

圣彼得堡理工大学发展任务是打造世界一流的基础与应用型多种学科建设，推广实施基础与应用教育，带动尖端科技发展；不断提高科学创新，促进科研成果产业化，尖端技术转化要适应工业的常态发展；建立实施创新教育制度，将本科生与研究生培养为具有国际竞争力和多学科专长的复合型人才。

拟合作方式：合作开发

水利工程建筑地震监测新技术

项目概况：仪器仪表和信息技术的进步能够使用一种地震设备来同时记录不同性质的地震信号（结构固有频率、不同强度的地震和液压装置的启动等），并能够对其进行后续全面分析。这使我们能够扩大地震监测系统的任务解决范围。

传统上，基于机械振动的记录，通过三种类型的监测来控制水利工程建筑物的工业安全：地震（旨在观察局部地震活动）、地震测量法、在坝体中记录信号以及水力单元的振动监测。这三种类型的监测在许多国家/地区都是强制性的（例如，国际标准ANSI / ASA S2.47 1990）。在现代硬件和方法学解决方案的帮助下，可以组合使用这些监测系统，从而有助于增加对水工建筑物（水声遥测系统）状态的安全评估。

我们开发的现代水声遥测系统使我们能够同时记录地震、爆炸、水力单元的发射等，评估大坝的动力特性，对水力单元进行振动监测，并监测相邻边坡的面积。

该系统使您能够：

1.监测大坝和土壤基础状态。

2.及早发现危险的流体动力现象。

3.记录并分开具有不同强度和性质的事件（地震、液压装置启动等）（图1）。

4.在单个数据收集和存储中心中进行连续的实时数据收集，快速查看和建立估算值（光谱，使用STA / LTA算法突出显示事件），包含内置的实时处理程序、系统监测和校准功能中心点的传感器。

5.实施所有通道到单个时间（UTC）的绑定，精度为1μc，以便应用相关处理方法。

6.将位于中央数据采集点（距离最远20-30 km）的地震传感器与位于大坝内部和机舱内的传感器链接起来。

图1显示了一个局部地震的地震图的隔离和分离实例以及一个液压单元的启动实例。通常，它们在地震记录上非常相似。当仅分析标准监视系统（传感器仅位于大坝主体中）的数据时，只能确定何处开始以及何处不可能发生地震。只有结合不同记录点（在大坝、沿海交界处和机房中）的地震数据，我们才能确定事件的性质。当监测单个大坝元件的状态时，此方面很重要。

图1.隔离不同性质信号的实例，俄罗斯达吉斯坦共和国奇基水力发电站：蓝色-自然信号，红色-已过滤

水声遥测系统地震监测系统的基础是使用现代地震设备（例如Trillium Compact-120s（加拿大，Nanometrics）和我们开发的ADAS3记录仪。

ADAS3记录仪的功能：

32位ADC，在250 fps时提供较大的动态范围（130 dB），

具有高度稳定发电机的GPS时间标准。

在带有外部GPS标准的传感器本地网络（例如安装在大坝中）内部，通过以太网PTP协议以500 ns的精度进行时间同步。

除了传统的地震技术外，数据处理还允许您实时计算在大坝上感测到的事件的地震强度。可以将来自区域地震网络的数据连接到处理过程。该系统非常灵活-如果有扩展的话，它具有自由通道来连接新的传感器，如果需要紧急更换，它还可以与各种类型的传感器（周期表和加速度计）配合使用。

除了新一代地震监测系统外，我们还开发了一套地震方法，用于利用工业设备的微震和振动在线测量大坝和基础土壤，以及一种用于调整计算模型或使用弱地震创建新地震模型的方法。

项目前景：这些方法和技术已经在越南中部的Song Trangh-2大坝检查期间进行测试（与河内越南科学技术研究院地球物理研究所的同事共同研究）。Chirkey水电站（俄罗斯达吉斯坦共和国）已经安装了新一代地震监测系统。

所属机构：俄罗斯科学院拉维洛夫联邦北极综合研究中心

Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова Российской академии наук

拟合作方式：完全转让，合作开发，咨询。

Новые возможности сейсмического мониторинга гидротехнических сооружений

Технический прогресс в приборостроении и информационных технологиях позволяет использовать один тип сейсмологической аппаратуры для одновременной регистрации сейсмических сигналов разной природы (собственные частоты колебаний сооружений, землетрясения разной интенсивности и пуски гидроагрегатов, пр.) с возможностью их последующего полноценного анализа. Данный факт позволяет расширить сферу задач, решаемых системами сейсмического мониторинга.  

Традиционно промышленная безопасность гидротехнических сооружений контролируется тремя видами мониторинга, основанными на регистрации механических колебаний: сейсмологическим, нацеленным на наблюдения локальной сейсмичности, сейсмометрическим, регистрирующим сигналы в теле плотины, и вибрационным мониторингом гидроагрегатов. Все три типа мониторинга обязательны в ряде стран (например, международный стандарт ANSI/ASA S2.47 1990). С учетом современных аппаратурно-методических решений появляется возможность объединения этих систем мониторинга, что в результате способствует повышению оценки безопасности состояния гидротехнических сооружений (ГТС).

Разработанная нами современная система сейсмического мониторинга ГТС позволяет одновременно регистрировать землетрясения, взрывы, пуски гидроагрегатов и пр., оценивать динамические характеристики плотины, выполнять вибрационный мониторинг гидроагрегатов и мониторинг зон прилегающих бортовых склонов.

Данная система позволяет:

1. Осуществлять контроль состояния плотины и грунтов основания.

2. Обнаруживать на ранней стадии опасные гидродинамические явления.

3. Регистрировать и разделять события разной силы и природы (землетрясения, пуски гидроагрегатов и пр.) (рис. 1).

4. Осуществлять: непрерывный сбор данных в реальном времени в единый центр сбора и хранения данных, оперативный просмотр и построение оценок (спектров, выделение событий по алгоритму STA/LTA), содержать встроенные программы обработки в реальном времени, включать функции контроля работы системы и калибровки датчиков из центрального пункта.

5. Реализовывать привязку всех каналов к единому времени (UTC) с точностью 1 мкc для применения корреляционных методов обработки.

6. Увязывать воедино сейсмические датчики, расположенные от центрального пункта сбора данных на расстояниях до 20-30 км, с датчиками, расположенными внутри плотины и в машинном зале.

На рис. 1 приведен пример выделения и разделения на сейсмограммах локального землетрясения и пуска гидроагрегата. Как правило, на сейсмических записях они очень похожи. При анализе данных только стандартной системы мониторинга (датчики расположены только в теле плотины), определить, где пуск, а где землетрясение невозможно. Только объединяя сейсмические данные с различных пунктов регистрации (на плотине, береговых примыканиях и в машзале) мы можем определить природу события. Данный аспект важен при мониторинге состояния отдельных элементов плотины.

Рис. 1. Возможности выделения сигналов разной природы, Чиркейская ГЭС, Республика Дагестан, Россия: синий цвет – естественный сигнал, красный цвет – фильтрованный

Основа системы сейсмического мониторинга ГТС заключается в использовании современного сейсмологического оборудования (например, Trillium Compact-120s (Nanometrics, Канада) с разработанным нами регистратором АDAS3 (Россия).

Особенность регистратора АDAS3:

- 32-битное АЦП, обеспечивающее большой динамический диапазон (130 дБ) при 250 отс/с,

- GPS-стандарт времени с высокостабильным генератором.

Внутри локальной сети датчиков (например, установленных в плотине) с внешним GPS-стандартом времени - синхронизация по PTP протоколу через Ethernet с точностью 500 нс. 

Обработка данных, помимо традиционных сейсмологических методик, позволяет рассчитывать сейсмическую интенсивность события, ощущаемого на плотине, в режиме реального времени. Имеется возможность подключить к обработке данные региональных сейсмологических сетей. Система является гибкой – имеет свободные каналы для подключения новых датчиков, в случае ее расширения, а также имеет возможность работать с датчиками различных типов (велосиметры и акселерометры) в случае необходимости их срочной замены.

В дополнении к системе сейсмического мониторинга нового поколения нами был разработан комплекс сейсмических методов оперативного обследования состояния плотины и грунтов основания с использованием микросейсм и вибраций от промышленного оборудования, и метод корректировки расчетной модели или создание новой с использованием слабых землетрясений (Antonovskaya et al., 2016; 2019).

Данные методики были опробованы при обследовании плотины Song Trangh-2 в Центральном Вьетнаме (совместные НИР с коллегами из Института геофизики Вьетнамской академии наук и технологий, г. Ханой). Система сейсмического мониторинга нового поколения установлена на Чиркейской ГЭС (Республика Дагестан, Россия).

Antonovskaya G., Kapustian N., Basakina I., Afonin N., Moshkunov K. Hydropower Dam State and Its Foundation Soil Survey Using Industrial Seismic Oscillations. Geosciences. 2019. 9(4) https://doi.org/10.3390/geosciences9040187

Antonovskaya G.N., Kapustian N.K., Moshkunov A.I., Danilov A.V., Moshkunov K.A. New seismic array solution for earthquake observations and hydropower plant health monitoring. Journal of Seismology. 2017. Vol. 21, no.5. Pp. 1039-1053.

利用先进分析和生产技术进行远程学习的虚拟实验室

项目概况：我们为客户的设备/产品提供虚拟实验室的开发和培训方案。这样的虚拟实验室包括可用于教育或演示目的的真实设备。同时，个人计算机或移动设备将足以让客户进行学生培训或设备展示。还有一个虚拟现实沉浸式版本，需要更专业的设备才能获得最真实的体验。

项目前景：我们既提供物理化学方向的实验室工作，也提供方法学建议和成熟的教学方案。同时可以根据客户在各个领域的需求，定制虚拟实验室或虚拟课堂的开发。

本项目可满足石油和天然气、生物医学、工程等领域的客户需求。

所属机构：俄罗斯南联邦大学

Южный федеральный университет

机构简介：南联邦大学是全俄首屈一指的研究型大学，也是俄罗斯南部地区的教育、科研、文化中心。学校坐落在顿河河畔以哥萨克文化著称的罗斯托夫市和契诃夫的故乡塔甘罗格市。2006年，在原罗斯托夫国立大学、罗斯托夫国立建筑与艺术学院、罗斯托夫国立师范大学和塔甘罗格国立无线电技术大学等四所俄罗斯南部的专项顶级学府基础上组建了俄罗斯南联邦大学。

南联邦大学是一所创新研究型大学，其目标是培养能够对俄罗斯国家内部及全球化进程产生积极影响的高素质人才。南联邦大学的教学程序是在教学活动与基础应用研究和先进技术与创新方法相结合上建立的。该校拥有完整的科教中心网络和设备中心，数十种专业科技期刊，综合出版中心，学位论文委员会等。

南联邦大学现拥有建筑与艺术学院、生物技术学院、师范学院、体育学院、工程与技术学院、商业学院、职业培训学院、人文与社会学院、法学院、心理学院、语言与新闻学院，41个系，16个研究机构，2个生产试验站，8所分校，学校教职工8500多人，其中超过一半拥有副博士以上学历。南联邦大学对微型飞机、微型直升机和机器人领域的研究一直是俄罗斯的佼佼者，在这一领域其他大学无法与其比肩。

拟合作方式：技术授权，技术入股，合作开发

Виртуальные лабораитории для дистанционного обучения совмеменным аналитических и производственным технологиям

Мы предлагаем разработку виртуальной лаборатории с обучающими сценариями для оборудования/продукции заказщика. Такая виртуальная лаборатория включает в себя цифрового двойника реального оборудования, который может использоваться для образовательных или демонстрационных целей. При этом для проведения обучения студентов или презентации оборудования заказщику будет достаточно персонального компьютера или мобильного устройства. Существует также версия с погружением в виртуальную реальность, которая требует более специализированного оборудования для достижения наиболшей реалистичночти.

Мы предлагаем как лабораторные работы физико-химической направленности с методическими рекомендациями и готовыми образовательными сценариями. Также есть возможность заказать разработку виртуальных лабораторий и цехов под требования заказщика в различных областях: нефте-газовая, био-медицинская, инженерная и т.д.

人工无线电照明

项目概况：长期以来，在可见光频率以外的范围内使用非相干微波辐射和其他非相干信号观测物体，取得了显著的效果，例如在空间研究、从空间观测地球和医学诊断中的应用。这需要使用自然产生的非相干微波辐射，例如微波范围内的物理体的自然热辐射，或强大的天然源（例如太阳）产生的微波辐射的散射。使用非相干微波辐射监测物体的另一个应用领域是使用噪声照明的辐射监测系统。

然而，使用局部小型人工光源的无线电照明的想法，类似于电磁频谱可见范围内的照明设备，直到最近才在文献中被提到。

造成这种情况的原因之一是缺乏可用于无线电照明的非相干微波辐射的有效来源。实际上，与热辐射，噪声或类似噪声的宽带信号相比，这些设备应发出足够强大的功率。在操作中，它们应简单、小巧并类似于白炽灯、荧光灯、LED灯等普通光源。否则，我们只能谈论与特殊研究设备有关的无线电照明设备。

这种类型的实验装置最近在俄罗斯科学院无线电工程与电子学研究所研发。为了测试使用人工无线电照明的原理，开发了无线电接收单元的实验室模型，适用于3-5 GHz的频率范围，该定向接收系统用于相同范围的无线电光。使用该设备进行的研究（包括在漫射的人造无线电波中获取图像）证实了人造无线电波的初步假设和重要功能，它们是获取周围环境可视信息的新渠道。

该项目的主要目的是研究使用人工无线电照明的思路创建用于观察周围空间环境的可行性，因此开发了相应工具并进行了实验研究。

基于先前获得的关于实现的特性结果，选择3-10 GHz的频率范围。

在项目实施过程中，将从用作无线电照明的光谱部分的角度详细研究其属性，包括从信息内容和通过各种材料的通道等方面进行研究。

1.将开发、设计和实验研究微波动态混沌的3-10 GHz范围内的小型无线电光源样本。

2.将开发、设计和实验研究对3-10 GHz范围内的无线电光敏感的元件。

3.将开发、设计和实验研究多光束接收系统，以提供并行信息获取，确保所观测物体的定位并获得其图像。

4.将创建一个超宽带无线通信系统，用于对定向接收无线电灯的硬件系统及其软件进行远程控制和监视。

上述组成部分将合并成一个综合系统设施，用于监视面积达10,000平方米的区域（场所）。

项目前景：本项目实施的结果将首次创建基于人工无线照明系统，用于监测空间环境。此项技术在国际上是独有的，没有类似技术。

通过本技术开发的监测工具可广泛应用于物流中心、铁路、海运和公路运输。

所属机构：俄罗斯科学院无线电工程与电子研究所

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

机构简介：俄罗斯科学院无线电工程与电子研究所成立于1953年。该所的主楼是原莫斯科大学物理系所在地。Gulyaev YU.V院士担任该所首任所长。1955年成立了弗良金分部，后来陆续建立了萨拉托夫分部和乌里扬诺夫斯克分部。

研究方向：生物医学与电子学；影响无线电系统工作的气体因素；计算物理学；混沌动态学；基于混沌动态学的信息与通信技术；磁共振与固体自旋弛豫；非线性动力学；低维纳米结构；材料光学和机械性能；开放式信息系统；等离子化学技术；微电子与纳米电子学；雷达与空间无线电物理；远程无线电物理方法研究地表及大气层；编程语言；超导辐射热测量仪；接收和处理信息超导装置；远程医疗；氧化物薄膜电子产品；磁现象物理；电磁层析成像

拟合作方式：技术授权，合作开发。

Искусственное радиоосвещение

Под радиоосвещением в Проекте понимается искусственно созданное шумовое (шумоподобное) поле широкополосного (сверхширокополосного) некогерентного в пространстве и во времени излучения в радио или микроволновом диапазоне длин волн. Радиоосвещение реализуется с помощью одного или нескольких источников широкополосного (сверхширокополосного) некогерентного микроволнового излучения. Попадая на близлежащие поверхности и предметы микроволновое излучение частично поглощается в них, частично проходит через них и частично отражается. Тем самым распространяясь далее оно несет в себе информацию о среде, с которой взаимодействует. В этом отношении ситуация аналогична ситуации с обычным  (видимым) светом. Разница в том, что это другой частотный диапазон и другие законы взаимодействия со средой, в которой происходит процесс. Кроме того, для обычного света имеется такой замечательный инструмент наблюдения как глаз. Для извлечения информации об объектах, находящихся в зоне радиоосвещения (радиосвета) нужны специальные датчики или системы таких датчиков. Аналогия между радиоосвещением и обычным освещением в видимом глазом диапазоне эдектромагнитного спектра достаточно глубокая. В обоих случаях речь идет о некогерентном излучении с широким спектром, что исключает эффекты интерференции и сводит вопросы наблюдения к оценке мощностных (и возможно спектральных, как в случае цветного зрения) характеристик принимаемого сигнала. Принципиальной особенностью радиоосвещения по отношению к обычному свету является разница в характерном диапазоне частот (примерно на пять порядков) для света и радиосвета. Последнее означает существенно более низкую потенциальную разрешающую способность при использовании радиоосвещения по сравнению с видимым светом. Однако, очевидно, существует достаточно много ситуаций, когда это, либо приемлемо, либо не имеет принципиального значения. 

Наблюдения объектов с помощью некогерентного микроволнового излучения и других некогерентных сигналов в отличных от частот видимого света диапазонах частот давно и плодотворно используется, например, в космических исследованиях, при наблюдении Земли из космоса и в медицинской диагностике. При этом используется некогерентное микроволновое излучение, порождаемое естественными процессами, такими как собственное тепловое излучение физических тел в микроволновом диапазоне, или рассеяние микроволнового излучения, создаваемого мощными естественными источниками (например, Солнцем). Еще одним активно развивающимся направлением использования некогерентного микроволнового излучения для наблюдения объектов являются радиометрические системы c использованием шумовой подсветки. 

Однако сама, достаточно очевидная, идея радиоосвещения с помощью локальных малогабаритных искусственных источников, подобных осветительным приборам в видимом диапазоне электромагнитного спектра до последнего времени упоминалась в литературе, как некая экзотика. 

Одной из причин такого положения являлось отсутствие эффективных источников некогерентного микроволнового излучения, которые могли бы быть использованы для радиоосвещения. Действительно, это должны быть устройства, которые излучают достаточно мощные по сравнению с тепловым излучением, шумовые или шумоподобные широкополосные сигналы. В эксплуатации они должны быть простыми, малогабаритными и похожими на источники обычного света типа ламп накаливания, люминесцентных ламп, светодиодных ламп и т.п. В противном случае речь о радио осветительных приборах может идти только применительно к специальной исследовательской аппаратуре.

Экспериментальные приборы такого типа были разработаны недавно в ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН. Это позволило начать экспериментальные исследования по использованию «радиосвета» для получения информации об окружающей среде по этому информационному каналу. С целью апробации принципов использования искусственного радиоосвещения были разработаны лабораторные макеты приемной ячейки радиосвета (аналога колбочки глаза) для диапазона частот 3-5 ГГц, направленной приемной системы для радиосвета в этом же диапазоне. Проведенные с этой аппаратурой исследования, в том числе по получению изображений в рассеянном искусственном радиосвете полностью подтвердили исходные гипотезы и нетривиальных возможностях искусственного радиосвета, как нового канала получения визуальной информации об окружающем пространстве.

На основе полученных данных были сформулированы цели и задачи данного проекта.

Основной целью Проекта является исследование возможностей создания средств наблюдения за окружающим пространством с использованием идеи искусственного радиосвещения, разработка таких средств и их экспериментальное исследование.

На основе предварительно полученных результатов по совокупности характеристик для реализации выбран диапазон частот 3-10 ГГц.

В процессе реализации Проекта будут подробно изучены его свойства с точки зрения использования как спектрального участка для радиосвещения, в том числе с точки зрения информативности, прохождения через различные материалы и т.д. 

Будут разработаны, изготовлены и экспериментально исследованы образцы малогабаритных источников радиосвета диапазона 3-10 ГГц на основе микроволнового динамического хаоса.

Будут разработаны, изготовлены и экспериментально исследованы чувствительные к радиосвету элементы диапазона 3-10 Ггц.

Будет разработана, изготовлена и экспериментально исследована многолучевая приемная система, обеспечивающая параллельное получение информации для обеспечения локализации наблюдаемых объектом или получения их изображения.

Будет создана сверхширокополосная система беспроводной связи для дистанционного управления и контроля направленной приемной системой радиосвета и программное обеспечения обеспечивающее ее функционирование.

Все перечисленные компоненты будут объединены в комплекс наблюдения за территорией (помещением) с площадью до 10 000 кв. м.

Таким образом, в результате реализации Проекта впервые будут созданы средства наблюдения за окружающем пространством на основе использования искусственного радиосвещения. Технические характеристики создаваемых средств уникальны и не имеют прямых аналогов, как у нас стране, так и за рубежом.

Разрабатываемые средства наблюдения могут быть использованы для широкого круга народно-хозяйственных задач, в том числе в логистических центрах, на железнодорожном, морском и автомобильном транспорте.

节能感应加热系统在粘稠、高粘度沥青油提取、制备、运输和加工工艺过程中的应用

项目概况：每年世界上粘性、高粘性沥青油的数量不断增长，对石油和天然气行业来说，对碳氢化合物的生产、制备、运输和加工提出了艰巨的任务。高倾点、粘性和高粘性油的复杂流变特性使油气工业（含油气区）中碳氢化合物类的生产、制备和运输过程复杂化。

在高纬度和北极地区，或者冬季，俄罗斯境内输水管道、输油管道、燃油管道、油箱和铁路油箱内的热依赖性增加了液体冻结的风险。

目前，调节异常碳氢化合物流变特性的有效方法是加热，其中可以确定最有效、安全和经济的热发生和传递装置是电热系统，包括恒定和可变（自调节）功率的加热电缆和磁带、用于热量维护的感应电阻系统，以及工业频率的感应系统。

加热粘性和高粘性油与满足温度范围和温度梯度、防火和工业安全的要求有关。现有的加热系统具有低能量效率和惯性，不允许产生高效率的热传递，从而无法在物体的整个长度上调节加热过程。此外，非政府组织的设施要求供暖系统以两种主要模式运行：紧急供暖和热量保持，因此，供暖系统必须具有深度（10至15倍）的功率控制。

通过开发和实施低梯度感应加热系统，可以确保主管和现场管道上粘性和高粘度石油热传递过程的消防和工业安全。

石油和天然气设施中使用的感应加热系统以工业频率运行，这大大降低了系统的能源使用效率，并降低了加热过程的可控制性。无感应加热系统需考虑大长度（大于100 m）复杂几何形状物体中加热流体的特性。

在创建感应加热系统的过程中，对异常粘性油的加热的电物理源提出了要求，在油管道中的各种技术流态下，为异常粘性液体的感应加热系统创建了传热计算机模型，这使得研究热交换器的不同配置对液体的加热过程成为可能。已经确定，随着加热流体的流速增加超过1 m / s，加热部分所需的长度超过250 m，由于温度梯度增加了40％以上，导致能耗增加。根据研究结果，提出了一种计算机程序算法，用于在给定的加热流体温度范围内计算和确定感应加热系统加热和输油管道的冷却段。

已经开发了一种带有感应电容转换器的感应加热系统二次电源的数字双电源。开发了一种用于计算石油管道复杂几何对象的电感器的工程方法，该方法考虑到由具有不同物理和几何参数的元件组成的长石油管道上单圈电感器形成不均匀热流的特点，同时确保从次级电源标称功率值的10％到100％的热输出调节深度。已提出了有关创建和设计带有复杂几何形状的感应器的感应加热系统的建议，以用于加热输油管道。

在开发的计算机模型的基础上，研究了现场和主要管道的各种工艺模式，得到了感应加热系统向被加热物体的热能形成和传递的结果。得出了使用沿管道长度分布的低梯度加热源来调节通过石油管道泵输送的流体的流变特性的效率。确定当暴露温度增加25％时，感应加热系统加热区域的长度减少31％。在加热过程中，该系统具有超过系统的加热速度2.6倍的高速自调节电缆。验证了具有复杂几何形状感应器的感应加热系统的能效， 消耗的能量比带有自调节加热电缆的系统少2.9倍。此外，电阻系统中的启动电流可以达到标称电流的四倍，并且在感应加热系统的情况下，它们等于标称值，这显著增加了电热供电系统的可靠性。

结果表明，使用感应加热系统通过在相同性能下用较低功率的泵，在25℃的温度梯度下泵送粘性油时，减少了"泵单元感应加热系统"的总能耗1.21-1.36倍。考虑到能源消耗用于加热，每年的总消耗量将减少，当泵送入50立方米/小时减少17.5倍，60立方米/小时减少18.4倍，70立方米/小时减少19.1倍，80立方米/小时减少19.8倍。

感应加热系统由两个主要元件组成：次级电源和电感器。感应加热系统是根据需要加热的物体（工艺管道，水库）的特性创建的。计算方法考虑到工艺过程和液体的物理和化学性质，确定必要的热场和电感器的配置，即使存在一小层绝缘层，也可以位于物体的表面上。考虑到电感器的参数，制造次级电源并配置对象模式。通过改变流经电感器的电流的频率来调节热功率，频率越高，加热越激烈。该系统可用于补偿热损失，以及在物体体内凝固热依赖性液体时进行紧急加热。

该系统能够提供高效的热量损失和应急加热补偿方式，可以进行深度调节（10—15次），根据加热的具体流体性质，可通过长度为100-5000米的复杂几何形状。该系统在工业和消防方面是安全的，具有全自动化、低流量技术，可完全融入"数字领域"和"数字工厂"领域。

项目前景：由卡涅谢瓦教授领导的科研小组，已经为各种非政府组织设计了创建感应加热系统的解决方案，包括技术方案、结构方案和功能方案。

感应加热系统技术实施的主要特点是：

1.对物体（例如热交换器）产生局部热效应；

2.系统可以用来关联过程元件并维持较长过程管道的温度，包括法兰、阀门、过滤器等。

3.当泵送特别复杂的高粘度石油产品时，可用于维持相当长的工艺管道的温度。

4.可用于保持相当长过程管道的温度，并可能对管道某一部分进行紧急加热。

所属机构：乌法国立石油技术大学

Уфимский государственный нефтяной технический университет

机构简介：乌法国立石油技术大学成立于1948年，学校师资力量雄厚，共有教师1000名，其中教授、博士150名，副教授、副博士520名，学校提供有多层次的教育大纲：学士、专家、硕士、副博士、博士，学校的主要专业有：勘测钻井的地质方法、石油和天然气地理、石油和天然气的开发和利用、石油和天然气井钻探、石油天然气钻井设备设计与开发、石油天然气钻井设备建造和修理、工业热电站、石油和天然气工业安全技术工艺、环境的保护和合理利用自然资源、有机物质的化学技术、自然能源和碳材料的化学技术、化学产品和化学控制论、生物技术、建筑、供水和污水处理、地面运输和机场、工业与民用建筑施工、建筑材料生产、会计分析和审计、经济学和管理、税收、油田和天然气田机械和设备、石油加工设备、焊接设备和技术、固体燃料，石油和天然气处理技术、防腐蚀技术设备和设施、紧急情况下保护、消防安全、计算机技术和自动化系统、公共关系、地质和矿产勘查、环境保护、化工技术和生物技术、经济、管理、信息技术、电气工程、自动化和控制等。

拟合作方式：技术入股

Применение энергоэффективной индукционной нагревательной системы для обеспечения технологических процессов добычи, подготовки, транспорта и переработки вязкой, высоковязкой и битуминозной нефти

Растущий с каждым годом объем добычи вязкой, высоковязкой и битуминозной нефти в мире ставит перед нефтегазовой отраслью сложную задачу по обеспечению процесса добычи, подготовки, транспорта и переработки аномальных углеводородов. Высокая температура застывания, сложные реологические свойства вязкой и высоковязкой нефти усложняют процесс добычи, подготовки и транспорта углеводородов в нефтегазовой отрасли (НГО).

В условиях Крайнего Севера и Заполярья, а также в зимний период на территории Российской Федерации возрастает риск замерзания термозависимых жидкостей внутри водопроводов, нефтепродуктопроводов, мазутопроводов, а также резервуаров и ж/д цистерн. 

На сегодняшний день эффективным методом регулирования реологических свойств аномальных углеводородов является термический, среди которых можно выделить наиболее эффективные, безопасные и экономичные системы формирования и передачи тепла – электротермические системы. К ним относятся нагревательные кабели и ленты постоянной и переменной (саморегулирующиеся) мощности, индукционно-резистивные системы (skin-systems) для попутного поддержания температуры, а также индукционные системы на промышленной частоте.

Нагрев вязкой и высоковязкой нефти связан с требованием соблюдения температурного диапазона и градиента температурного воздействия, пожарной и промышленной безопасности. Существующие системы нагрева имеют низкую энергоэффективность и инерционность, не позволяют создать теплопередачу с высоким КПД, осуществить регулирование процессом нагрева на всей протяженности объекта. Кроме того, объекты НГО требуют обеспечения работы нагревательных систем в двух основных режимах: аварийного разогрева и поддержания температуры и, следовательно, нагревательные системы должны иметь глубокую (10-15 кратную) регулировку по мощности. 

Обеспечение пожарной и промышленной безопасности процесса передачи тепла вязкой и высоковязкой нефти на магистральных и промысловых трубопроводах может быть достигнуто с помощью разработки и внедрения систем низкоградиентного индукционного нагрева.

Используемые на объектах нефтегазового комплекса системы индукционного нагрева работают на промышленной частоте, что значительно снижает энергоэффективность и КПД системы, а также снижает управляемость процессом нагрева. Отсутствуют системы индукционного нагрева учитывающие особенности свойств нагреваемых текучих сред в объектах сложной геометрии большой протяженности (более 100 м). 

В процессе создания индукционной нагревательной системы были разработаны требования к электрофизическим источникам нагрева аномально вязкой нефти, созданы компьютерные модели передачи тепла от индукционной нагревательной системы аномально вязкой жидкости при различных технологических режимах течения в нефтепроводах, позволяющие проводить исследование процессов разогрева жидкости при различной конфигурации теплообменника. Показан процесс передачи тепла от индукционной нагревательной системы движущейся жидкости за счет регулирования сочетаний параметров скорость жидкости–рабочий диаметр–тепловой градиент. Определено, что с увеличением скорости течения нагреваемой жидкости свыше 1 м/с, требуемая длина нагреваемого участка превышает 250 м, что приводит к повышенному потреблению энергии за счет увеличения температурного градиента более чем на 40 %. По результатам исследований предложены алгоритмы компьютерной программы для расчета и определения участков нагрева ИНС и охлаждения нефтепровода при заданном температурном диапазоне нагреваемой жидкости (свидетельство на программу ЭВМ № 2014618090). 

Разработан цифровой двойник источника вторичного электропитания индукционной нагревательной системы с индуктивно-емкостным преобразователем (патенты РФ № 2407136, № 2412521). Особенностью цифрового двойника ИНС является учет специфики источника вторичного электропитания, заключающейся в исполнении индуктивно-емкостного преобразователя, с целью уменьшения массы и габаритов устройства, в виде гибридного электромагнитного компонента, выполняющего функции конденсатора, катушки индуктивности, коммутационного контура и первичной обмотки трансформатора.

Была разработана инженерная методика расчета индукторов объектов сложной геометрии для нефтепроводов, которая учитывает особенности формирования неравномерных тепловых потоков одновитковым индуктором на протяженном нефтепроводе, состоящим из элементов с различными физико-геометрическими параметрами, при обеспечении глубины регулирования выделяемой тепловой мощности от 10 до 100 % от номинального значения мощности источника вторичного электропитания. Разработаны рекомендации по созданию и проектированию индукционных нагревательных систем с индуктором сложной геометрии для нагрева нефтепроводов.

На основе разработанных компьютерных моделей исследованы различные технологические режимы промысловых и магистральных трубопроводов, получены результаты формирования и передачи тепловой энергии от индукционной нагревательной системы нагреваемому объекту. Показана эффективность применения распределенных по длине трубопровода источников низкоградиентного нагрева для регулирования реологических свойств текучих сред, перекачиваемых по нефтепроводам. Определено, что при увеличении температуры воздействия на 25%, длина нагреваемого участка уменьшается на 31%, а при 40% – на 44%. При разогреве система обладает высокой скоростью, превышающей в 2,6 раза скорость нагрева системой с саморегулирующимся кабелем. Доказана энергетическая эффективность индукционной нагревательной системы с индуктором сложной геометрии. ИНС потребляет в 2,9 раза меньше энергии, чем система с нагревательным саморегулирующимся кабелем. Кроме того пусковые токи в резистивных системах могут достигать четырехкратных значений номинальных токов, а в случае с ИНС они равным номинальным, что значительно повышает надежность системы электроснабжения электротермической системы.Показано, что применение ИНС уменьшает совокупное энергопотребление «насосный агрегат–ИНС» при перекачке вязкой нефти в 1,21 – 1,36 раза при температурном градиенте 25 оС за счет замены насоса на насос с меньшей мощностью при неизменной производительности. Учитывая затраты энергии на нагрев, суммарное потребление в год снизится при подаче насоса 50 м3/ч – в 17,5 раз, 60 м3/ч – в 18,4 раза, 70 м3/ч – в 19,1 раза, 80 м3/ч – в 19,8 раз.

Индукционная нагревательная система состоит из двух основных элементов: источника вторичного электропитания и индуктора. Индукционная нагревательная система создается исходя из особенностей объекта, который необходимо разогревать (технологические трубопроводы, резервуары). Расчетным методом, с учетом технологического процесса и физико-химических свойств жидкости определяется необходимое тепловое поле и конфигурация индуктора, который может располагаться на поверхности объекта даже при наличии незначительного слоя изоляции. С учетом параметров индуктора изготавливается источник вторичного электропитания и происходит настройка режимов объектов. Регулирование тепловой мощности происходит посредством изменения частоты протекающего по индуктору тока и чем выше частота, тем интенсивнее происходит разогрев. Система может использоваться для компенсации тепловых потерь, а также для аварийного разогрева в случае застывания термозависимой жидкости в теле объекта.

Система позволяет:

обеспечивать режимы компенсации теплопотерь и аварийного разогрева с высоким КПД;

имеет глубокую регулировку по мощности (10…15 кратную);

разрабатываются с учетом особенности свойств нагреваемых текучих сред, сложной геометрии объектов и их большой протяженности (100…5000 м);

обеспечивает промышленную и пожарную безопасность;

полностью автоматизирована;

относится к малолюдным технологиям;

полностью интегрируется в концепцию «Цифровое месторождение» и «Цифровой завод».

Научной группой под руководством профессора РАЕ Конесева С.Г. проведены научные исследования в направлении разработки технических решений по созданию ИНС для различных объектов НГО. По результатам многочисленных исследований были определены и разработаны технические решения, структурные и функциональные схемы индукционных нагревательных систем для различных технологических зон.

Основные направления технической реализации ИНС определены как:

- локальная – осуществляющая локальное тепловое воздействие на объект (например, теплообменник);

- попутная – система, которую можно применить для поддержания температуры технологического трубопровода значительной протяженности с технологическими элементами, фланцами, задвижками, фильтрами и т.д.

- локально-попутная – система, которую можно применить для поддержания температуры технологического трубопровода значительной протяженности при перекачке особо сложных высоковязких нефтепродуктов.

- локально-ступенчатая – система, которую можно применить для поддержания температуры технологического трубопровода значительной протяженности с возможностью аварийного разогрева определенной части участка трубы.