ННІ енергетики, автоматики і енергозбереження готує базу для агростартапів

     Відомо, що місцем із найбільшою концентрацією корпорацій, які спеціалізуються на сучасних інноваційних електронних та інформаційних технологіях у США, є так звана «силіконова долина». А ось платформою її зростання став Центр високих технологій (технопарк), створений у Стенфордському університеті. Цей інтелектуальний фундамент дав можливість успішно розвиватися відомим світовим високотехнологічним компаніям – Епл, Майкрософт, Дженерал Електрик, Гугл та ін.

     Вітчизняний аналог аграрної «силіконової долини» може бути створений і на базі нашого університету, переконані в ННІ енергетики, автоматики і енергозбереження.
     Як і що потрібно зробити для цього, які ще ідеї є в наших учених, ми запитали директора інституту Володимира Козирського. Щоби відчути атмосферу досліджень і винахідництва, він запросив нас відвідати кафедру автоматики та робототехнічних систем імені академіка І.І. Мартиненка, її лабораторії (а їх при кафедрі діє аж 7!), зокрема лабораторію інтелектуальних управляючих систем в АПК.

З історії…

     Ми переважно займаємося створенням автоматизованих систем, які формують стратегії керування електротехнічними комплексами в приміщеннях для промислового тваринництва і спорудах закритого грунту, – розпочав наше знайомство з колективом і доробками науковців завідувач кафедри Віталій Лисенко.

     Створена у 1974 році відомим вченим академіком Іваном Мартиненком, кафедра за понад 40 років пройшла значну еволюцію, яка стосується розробок систем автоматизації біотехнологічними об’єктами. На першому етапі – систем стабілізації – перед вченими стояло завдання максимізувати кількість отримуваної продукції. Тоді цього було достатньо, оскільки за радянських часів енергетика коштувала дешево й енергозбереженням не переймалися. Однак у 90-ті ситуація різко змінилася, енергетика здорожчала й аграрний сектор затребував такі системи управління технологічними процесами, які переслідували б, на противагу попередньому періоду, саме економію енергоносіїв. Так отримали свій розвиток оптимальні системи. Вони покликані зменшити споживання енергоресурсів, не втрачаючи при цьому продуктивності. Чималий внесок у дослідження цих систем зробили Володимир Решетюк, Володимир Ботвін, Михайло Русиняк.
     Стрімкий розвиток технологій швидко вніс корективи і наступила ера адаптивних систем, задача котрих полягала у постійному відстежуванні динамічних властивостей реального об’єкта та відповідному корегуванні стратегій керування. Наступним етапом стала розробка інтелектуальних систем, котрі володіють певними елементами інтелекту, можуть розпізнавати, порівнювати, аналізувати та приймати рішення. Авторами деяких інтелектуальних систем також є науково-педагогічні працівники кафедри автоматики і робототехнічних систем імені академіка І.І. Мартиненка Белла Голуб та Вадим Щербатюк.

Про розробки…

     Найактуальніша проблема сьогодення – використання штучного інтелекту для автоматичного керування біотехнологічними об’єктами. Науковці кафедри працюють над її вирішенням і мають певні результати. Наразі створені спеціальні системи, що враховують природу й особливості біологічної складової об’єкта керування і, що дуже важливо, забезпечують максимально можливий прибуток виробництва, скорочуючи енерговитрати до 20%. До речі, сучасні біотехнологічні об'єкти є надзвичайно енергонасиченими. Наприклад, птахофабрика за потужністю еквівалентна промисловому заводу. Всі роботи там, від елементарних операцій – до контролю, транспортування, максимально автоматизовані. В структурі собівартості продукції птахівництва енергетика складає 15-20%, а для споруд закритого ґрунту – до 70%.
     Упровадження розробленої кафедрою інтелектуальної системи у діяльність навчально-дослідного господарства «Племптахозавод ім.Фрунзе» та тривала експлуатація довели її високу ефективність. Така система враховувала біологічні властивості птиці, мала здатність прогнозувати природні збурення і з використанням теорії ігор формувала стратегію керування, що максимізувало прибуток підприємства. На жаль, сьогодні ми втратили це НДГ і створену в ньому міжкафедральну навчально-наукову-виробничу лабораторію, де проводили практичне навчання студентів, різноманітні наукові дослідження, підвищення кваліфікації, – говорить професор Лисенко. Але вживаємо всіх заходів, аби реанімувати подібне на базі інших виробництв. Попередньо погодилися на нашу пропозицію чотири птахофабрики. Проте виробництво нині зосереджується здебільшого у приватних підприємствах і тут потрібно шукати точки дотику спільних інтересів. Лише за таких умов можливий успіх.

     Екологічні проблеми нашої країни відомі. Неабияку небезпеку створюють стічні води великих підприємств, у першу чергу тваринницьких. У разі неякісної очистки стічних вод, птахофабрики здатні загрожувати цілим населеним пунктам. Тож кафедра розробила систему керування електролізної очистки стічних вод на основі використання нейронних мереж. Цим науковим напрямом опікується Володимир Штепа.
     Має свої розробки кафедра і для закритого ґрунту. В їхній основі лежать знову ж таки сучасні технічні засоби, алгоритми функціонування котрих побудовані на основі теорії штучних нейронних мереж. А перевага полягає у тому, що в умовах невизначеності, а саме в таких умовах функціонує сучасне підприємство закритого ґрунту – природні збурення у вигляді температури і вологості зовнішнього середовища, інтенсивності сонячної радіації тощо, нейромережа навчається на певному етапі, дозволяє здійснювати прогноз та оптимізувати результат формування стратегій керування. Використовуючи нейронні мережі, нам вдалося суттєво зменшити у структурі собівартості продукції рослинництва на тепличних комбінатах енергетичну складову до 18%.

     Віталій Лисенко озвучив і ще одне досягнення його колег. Мова йде про робототехнічний інтелектуальний комплекс, здатний самостійно за певним алгоритмом, переміщуючись у теплицях, оцінювати мікроклімат, фітостан рослин та якість продукції. Звичайно, в Україні сьогодні використовуються сучасні стандартизовані технології, – продовжив Віталій Пилипович. Але все-таки є певний люфт щодо якості вирощеної продукції, а відтак можливість впровадити наші розробки. Системи автоматичного керування електротехнічними комплексами дозволяють формувати такі стратегії керування мікрокліматом, що уможливлює отримання якості продукції, за яку більше платять, а, отже і максимізацію прибутку. Науковці кафедри – доцент Ігор Болбот, аспіранти Тарас Лєндел, Ігор Чернов – стоять на марші створення такої системи. Раніше цього ще ніхто не робив. Випробування систем керування для споруд закритого ґрунту здійснюється у фітотроні-розробці кафедри, де температура, вологість, газовий склад, освітленість можуть задаватись відповідно до програми. Нещодавно завершився двохмісячний експеримент, де уточнювався вплив цих параметрів на розвиток помідорів. Наразі обробляються його дані. До речі, віддалене візуальне спостереження за фітотроном можливе з використанням веб-технологій. Всі ці розробки захищені патентами, впроваджені та реально функціонують. І спектр наукових та інноваційних інтересів вчених кафедри лише цим не обмежується.

     На серйозну увагу заслуговують дослідження Дмитра Комарчука щодо розробки спеціалізованої технології нагрівання насіння ріпаку з метою збільшення виходу олії. Вона вже апробована на виробництві, у тому числі в Агрономічній дослідній станції, та успішно захищена як кандидатська дисертація. Знову ж таки, стратегії керування електротехнічним комплексом такої технології формує нейромережа. Робота досить складна і її виконання стало можливим за рахунок створення в ННІ толерантного відкритого наукового середовища за участю інституту електродинаміки НАН України.

     Ще один з важливих напрямів наукового пошуку – створення і використання біогазових установок. Його розробляє, попри складність та специфічність, професор Сергій Шворов разом зі своєю науковою школою. До речі, в Європі дозволи на будівництво тваринницьких комплексів отримують за умови облаштування там біогазових установок.

     Створенням енергоефективного мікроклімату в овочевих сховищах займається Володимир Грищенко. Результативними виявилися дослідження Олексія Опришка, який розробив власний метод неконтактної оцінки кількості гумусу в ґрунті, та Миколи Кіктєва щодо розробки автоматизованої системи керування виробництвом комбікормів.

     Надзвичайно важливим здобутком і кредитом довіри є те, що МОН України за результатами тендеру виділило кафедрі фінансування на розробку Національної системи передачі сигналів точного часу. Серйозні напрацювання у цьому плані зробив професор Валерій Коваль. Вони є цікавими не лише для цивільного життя, а й для Збройних Сил України.

     ННІ енергетики, автоматики і енергозбереження працює над виконанням науково-дослідної теми «Управління споживанням та генерацією енергії на підприємствах АПК на основі концепції інтелектуальних технологій SmartGrid». Кафедрі автоматики та робототехнічних систем в її реалізації відводиться важлива роль – оцінити споживачів, електричні мережі як об’єкти керування та розробити на цій основі інтелектуальну систему керування електроспоживанням, котра максимізує прибуток виробництва. До речі, кафедра постійно залучає студентів магістратури до виконання науково-дослідних тематик. Вони ж і монтували систему у Фрунзе. Випускники, особливо дослідницької спеціалізації, представляються до захисту магістерських робіт виключно з технічними зразками або програмними засобами.
     А щоб не бути голослівними, науковці продемонстрували розробки, впроваджені в НДГ нашого вишу. Як зазначив директор ННІ Володимир Козирський, реконструйований у Митниці свинарник оснащено комп’ютерною інтегрованою системою, що дистанційно надає інформацію про електричні параметри навантаження, напругу, споживану потужність, дані про технологічний процес – кількість кормів, час їх завантаження тощо. Така система за допомогою веб-технологій дає можливість віддаленого доступу до керування технологічними процесами.

Партнерство і співпраця з виробничниками…

     Наукові розробки будуть ефективними тоді, коли впроваджуватимуться у виробництво. І тут без створення спеціального середовища для їх імплементації не обійтися. Вирішити це нагальне питання можливо за умови тісної співпраці з іншими структурами.

     ННІ і кафедра автоматики та робототехнічних систем імені академіка І.І.Мартиненка тісно співпрацюють з ПАТ «Комбінат «Тепличний» (Броварський район). Детальніше про це розповіла Алла Дудник. Науковці встановили у теплиці створену ними систему моніторингу, котра передає в лабораторію дані про температуру, вологість, рівень сонячної радіації, будує відповідні графіки. Вся інформація зберігається, накопичується в спеціальній базі даних і знань та використовується в інтелектуальній системі формування стратегій керування електротехнічними комплексами для максимізації прибутку теплиці.

     Аграрна «силіконова долина» – база для стартапів

     Особливо гостро в Україні стоять питання закритого ґрунту. Так, Віталій Лисенко наголосив, що на сьогодні в країні лише 450 га знаходяться «під склом», де високими темпами впроваджуються новітні технології. Іншими словами – у нас сформований запит на створення навчально-науково-виробничого центру. Він і буде своєрідною «силіконовою долиною» та фізично представлятиме ряд експериментальних теплиць з полігоном для досліджень і випробувань. Детальніше про відповідні напрацювання інституту та кафедри розповів Володимир Решетюк, котрий за кошти європейського гранту побував у Польщі, Німеччині, Нідерландах.

     За словами науковця, Україна на 46 мільйонів населення має відносно малу площу ріллі під закритим ґрунтом, у той час, коли лідер у цій позиції Нідерланди на 17 мільйонів населення – 11 тисяч га. За сприянням президента Асоціації «Теплиці України» Євгенія Чернишенка, науковці кафедри та ННІ ініціювали створення навчально-наукового центру за європейськими стандартами, де і будуть апробуватися та впроваджуватися сучасні технології. Додатковою вартістю втілення в життя такого проекту є верифікація наукових досліджень і принесення нових знань. Крім того, на базу європейського стандарту охоче будуть приїздити науковці з інших країн. Та й залучати на навчання іноземних студентів буде значно простіше. Наша «силіконова долина» – місце, де зможуть реалізувати свої ідеї вчені різних напрямів, від агрономів – до економістів.
     Проект дасть можливість створити адаптовані під наші умови технології, готувати фахівців, комплексну пропозицію для виробничників. Однак на шляху реалізації цієї ідеї є певні проблеми. Одна з них – фінансова, адже для старту проекту треба залучити понад десять мільйонів євро і це за умови, що вже є необхідні комунікації. Їх надають виробничники, котрі глибоко зрозуміли суть проблеми та всіляко сприяють її вирішенню. Утримувати самотужки такий об’єкт неможливо, тому вирішили шукати підтримки за кордоном шляхом участі в програмі «Горизонт-2020». Наразі досягнуто попередніх домовленостей з університетами-партнерами у Варшаві, Литві, Франції. Намір приєднатися виявили і німці. Цю справу підтримують також бізнес-структури та надають під проект землю і комунікації. Підсумовуючи сказане, Віталій Лисенко зазначив: якщо вдасться залучити кошти,– це буде велика перемога.

     Прикладом партнерства з бізнесом і створення сучасної бази практичного навчання стала співпраця з корпорацією Schneider-Electric. Як зазначив Володимир Козирський, у минулому році цей виробник електричного устаткування надав інституту обладнання вартістю більше 70 тисяч євро. При чому, умовою його передачі стало створення навчальних стендів та розробка методичних рекомендацій, що і було виконано. Тепер підготовка відповідних фахівців здійснюється на сучасній базі.

     На цьому ми завершуємо знайомство з кафедрою автоматики та робототехнічних систем імені академіка І.І. Мартиненка та бажаємо успіхів вченим, керівництву кафедри й інституту. Впевнені, підприємці звернуть увагу на наукові доробки, підготовку фахівців. З нашого боку – талановита молодь вже готова до роботи і співпраці.

Ольга Наконечна,
Денис Рудень