Техносфера 13 октября 2023

Кижам не дадут сгнить

Карельские ученые создали инновационное устройство, которое будет заранее сигнализировать о порче древесины
Кижам не дадут сгнить
Опытный образец многосенсорной системы автоматизированного дистанционного мониторинга состояния деревянных конструкций, разработанный командой Петрозаводского госуниверситета
karelia.news

Материалы рубрики читайте также в телеграм-канале «Техносфера, подъем!» 

Изобретение исследователей Петрозаводского государственного университета (ПетрГУ) призвано спасти от разрушения шедевры деревянного зодчества. Автор разработки — доцент кафедры технологии и организации строительства Института лесных, горных и строительных наук ПетрГУ Тиммо Гаврилов.

«Прибор невелик, снабжен сенсорами и готов работать двадцать четыре часа в сутки. Датчики устанавливают на деревянной конструкции и включают. Каждые пять секунд они передают данные на устройство, которое подключено к интернету. Учет данных ведет программа, из ключевых показателей — содержание углекислого газа у поверхности древесины и влажность самой древесины. Если параметры показателей превышают норму — значит, гниение началось. Дальше надо действовать, — рассказал глава Республики Карелия Артур Парфенчиков. — Например, изменить температуру и влажность окружающего воздуха, при которых не будут развиваться грибы, губительно действующие на древесину».

magnifier.png Большинство из применяемых в настоящее время методик позволяют выявлять гниение только на стадии, когда древесина уже частично разрушена и необходима реставрация памятника

Участники проекта организовали команду из студентов и преподавателей ПетрГУ в рамках реализации гранта главы Республики Карелия в 2022 году.

«В нашем университете в сотрудничестве с музеем-заповедником “Кижи” функционирует кафедра ЮНЕСКО “Изучение и сохранение деревянной архитектуры”, — рассказал “Стимулу” Тиммо Гаврилов. — В рамках деятельности этой кафедры на средства гранта наша команда осуществила проект “Исследование состояния деревянных конструкций памятников архитектуры с использованием многосенсорных систем автоматизированного дистанционного мониторинга”. Целью этого проекта как раз и была разработка новой методики, позволяющей определять возникновение процесса гниения на самой ранней стадии».

Разработка новых технологий очень актуальна, поскольку большинство из применяемых в настоящее время методик позволяют выявлять гниение только на стадии, когда древесина уже частично разрушена и необходима реставрация памятника. Например, применяется методика визуального обследования технического состояния деревянных конструкций памятников архитектуры: оцениваются цвет, запах и структура древесины.

«В лабораторных условиях мы изучали, как изменяются с течением времени параметры древесины образцов деревянных конструкций, находящихся на разных стадиях гниения, — поясняет автор разработки. — По результатам исследования мы выявили, что в процессе гниения влажность древесины и содержание углекислого газа у ее поверхности растут, причем скорость роста зависит от стадии гниения, температуры и влажности воздуха в помещении. По полученным данным мы построили математические зависимости изменения влажности древесины и содержания углекислого газа у ее поверхности для разных стадий гниения, а также определили интервалы значений влажности древесины, содержания углекислого газа у ее поверхности, температуры и влажности воздуха в помещении, при которых с большой достоверностью можно судить о возникновении процесса гниения».


ГАВРИЛОВ.jpg
Доцент Кафедры технологии и организации строительства Института лесных, горных и строительных наук Петрозаводского госуниверситета Тиммо Гаврилов
karelia.news

На основании полученных результатов был разработан и изготовлен опытный образец многосенсорной системы автоматизированного дистанционного мониторинга состояния деревянных конструкций.

«Эта система состоит из совокупности устройств, каждое из которых оснащено микроконтроллером с интегрированным модулем Wi-Fi, мобильным широкополосным модемом, блоком питания, аккумуляторными батареями и набором цифровых датчиков, измеряющих влажность древесины деревянных конструкций, содержание углекислого газа у поверхности древесины и в помещении памятника архитектуры в целом, температуру и влажность воздуха в помещении памятника архитектуры. Значения измеряемых параметров автоматически передаются через интернет оператору или программе с искусственным интеллектом с определенным интервалом времени. Оператор работает с данными дистанционно. Оценка вероятности возникновения гниения и стадии гниения осуществляется по значениям измеряемых параметров, а также по динамике их изменения», — рассказывает Тиммо Гаврилов.

magnifier.png «По полученным данным мы построили математические зависимости изменения влажности древесины и содержания углекислого газа у ее поверхности для разных стадий гниения»

Инновационность разработанной методики в том, что она позволяет выявить возникновение гниения деревянных конструкций памятников архитектуры на самой ранней стадии, когда древесина еще не разрушена и реставрация не требуется. На этой стадии для борьбы с гниением достаточно изменить температуру и влажность воздуха в помещении.

«Разработанную методику и опытный образец системы мониторинга мы испытывали в лабораторных условиях, — говорит Тиммо Гаврилов. — Для возможности перехода к промышленному образцу нам предстоит провести апробацию в условиях реальной эксплуатации памятников архитектуры. По результатам этих испытаний потребуется доработка и внесение корректировок».

Еще по теме:
17.07.2024
В поиске источника питания для электротранспорта, например электросамоката, не обязательно зацикливаться на литий-ионных...
08.07.2024
Для того чтобы научиться правильно проектировать промышленные технологии, необходимо разработать и внедрить в университе...
18.06.2024
СССР в 1960-х годах отказался от собственной стратегии в разработке ЭВМ, решив копировать американские решения. Результа...
27.05.2024
Как сделать так, чтобы научные разработки студентов не оставались «в столе» университетов, а становились востребованными...
Наверх