В РФ стали использовать искусственные нейронные сети на трубопроводах

На специализированной конференции Machine Learning for Signal Processing 2016 (Машинное обучение для обработки сигнала) в Виетри-суль-Маре (Италия) доклад российской компании "ОМЕГА" прозвучал как сенсация: на магистральных трубопроводах в России начинают использовать искусственные нейронные сети.

Конференция MLSP, собравшая ведущих специалистов в области искусственного интеллекта из двух десятков стран, включая Великобританию, США, Францию, Италию и Россию, была организована совместными усилиями нескольких исследовательских институтов и университетов. Среди них - римский университет "Сапиенца", один из старейших в Италии. Он известен еще и тем, что несколько лет назад совместно с фондом "Русский мир" и при участии Россотрудничества выступил организатором инновационного форума "Италия - Россия".

По приглашению ректора университета Луиджи Фрати в одном из таких форумов участвовала и впервые заявила о своих разработках молодая российская компания "ОМЕГА". Ее конек - волоконно-оптические системы контроля и мониторинга на протяженных объектах.

С 2010 года на трубопроводах "Транснефти" и ряда других компаний внедрялась разработанная фирмой "ОМЕГА" система обнаружения утечек и контроля активности (СОУиКА). В качестве чувствительного элемента (распределенного датчика и среды для передачи информации одновременно) в ней используется волоконно-оптический кабель, проложенный рядом с трубой. Таким кабелем-детектором оборудовано - а значит, защищено - уже более 5,5 тыс. км отечественных трубопроводов.

Сам этот метод и физическая основа, на которой он построен, широко известны. По акустическим колебаниям рядом с магистралью, вибрациям, смещению грунта, температурным скачкам на поверхности трубы и рядом с ней система мониторинга может дистанционно зафиксировать и распознать то или событие, оценив степень его опасности - реальной и гипотетической. Чтобы система распознания (идентификации) событий могла работать в автоматическом, самонастраиваемом и самообучаемом режиме, создают сложнейшие математические программы и формируют так называемые акустические библиотеки - сравнительные базы данных с "эталонным" звуковым архивом.

О новом, продвинутом этапе таких разработок, и был доклад российской делегации на MLSP 2016. Как пояснил "РГ" генеральный директор "ОМЕГИ" Дмитрий Плешков, "речь шла об особенностях построения алгоритмов распознавания сигналов в распределенных волоконно-оптических системах мониторинга и охраны трубопроводов на основе методов глубокого машинного обучения".

Как уверяют создатели, система работоспособна практически в любых геологических и климатических условиях

По словам Плешкова, никакой внешней сенсации в докладе не было. Но это, что называется, с какой стороны посмотреть. Настоящие профессионалы, собравшиеся в Виетри-суль-Маре, сразу же уловили суть.

Когда докладчик назвал объем обработанной и помещенной в акустическую библиотеку информации - 80 терабайт, из зала недоверчиво переспросили:

- Eighteen? (Восемнадцать?)

- Eighty! - твердо повторили "омеговцы".

В перерыве российских разработчиков обступили с расспросами, а в конце дня стали искать неформальный повод разузнать побольше о ноу-хау. Однако технических новинок и других подробностей гости из России раскрывать не стали. А на уточняющие вопросы согласились лишь в самом общем виде пояснить, как работает система, в чем ее преимущества и где она может найти применение.

В основе новой разработки - оптоволоконной системы мониторинга трубопроводов (ОСМТ) - все тот же оптоволоконный кабель-датчик. Он укладывается вдоль трассы трубопровода и фиксирует данные по двум каналам: температурному и виброакустическому. Оптоволокно чутко улавливает любые изменения в охранной зоне и передает информацию для анализа в логические модули. Их устанавливают примерно в 50 км друг от друга в специальных блок-контейнерах на пунктах контроля и управления. Логические модули отвечают за обработку сигналов, хранение данных и передачу информации о событиях технологическим и охранным службам.

Главной инновацией системы является подключение к анализу данных искусственных нейронных сетей. Для этого были написаны специальные алгоритмы и программы, а для формирования и обработки данных акустической библиотеки (той самой, что произвела фурор на конференции в Италии) даже были задействованы мощности отечественного суперкомпьютера "Ломоносов", который, напомним, принадлежит МГУ. Так что нашему ведущему университету, его программистам и вычислительному центру - отдельное спасибо за кооперацию с нефтяниками.

Построенная общими стараниями интеллектуальная система позволяет быстро и с высокой точностью идентифицировать потенциально опасные события на трубопроводе и отсеивать малозначимые, случайные "помехи". Информация со всех логических модулей системы собирается и архивируется на самом высоком уровне - в управляющих диспетчерских пунктах с оборудованными для этого автоматизированными рабочими местами. Всё, что происходит на трубопроводе, отображается на экране диспетчера в режиме реального времени.

Такой искусно созданный "нейроанализатор" не просто способен распознавать рядом с нефтяной или газовой магистралью шаги человека, работу землеройной техники, шлифование, сверление трубы, шумы, сопровождающие утечку нефти, но и самообучаться в процессе мониторинга. Это необходимо, чтобы не спутать, к примеру, стадо диких кабанов, пересекающих трассу нефтепровода, с группой злоумышленников с шанцевым инструментом. А экскаватор или другую землеройную машину с проезжающим вдоль трассы лесовозом или квадроциклом.

Как уверяют создатели, система работоспособна практически в любых геологических и климатических условиях. Она функционирует незаметно для нарушителей, не требует электропитания вдоль трассы трубопровода и практически невосприимчива к магнитным полям и радиации.

При этом сфера применения ОСМТ не ограничивается нефтегазовым сектором. Эта же система при определенной настройке может, например, использоваться для мониторинга железнодорожных и шоссейных магистралей, особенно на лавиноопасных участках. В угольной промышленности она эффективна для отслеживания опасной концентрации метана в шахтах, а также для обнаружения тлеющих очагов угольного шлама.

Названные и пока что скрытые возможности ОСМТ указывают на возможность ее использования для охраны государственной границы и оперативного анализа аэродромной обстановки. И это, уверяют создатели, далеко не все возможности инновационного контрольно-измерительного комплекса.