Восемь ноу-хау казанских ученых: робот-визитница, велогенератор и «умная» домофонная приставка

Бесплатное электричество за счет солнечной энергии, домофонная приставка, открывающая двери на расстоянии, робот-визитница и велогенератор — разработки казанских ученых. Они направлены на сокращение энергозатрат, повышение комфорта жизни людей и роботизацию предприятий. Разработки представлены в демонстрационно-образовательном инновационном центре «Энергосбережение и энергоэффективность» КГЭУ, где побывали корреспонденты «Татар-информ».

Центр ноу-хау

Александр Эшкинин

Интерес жителей и гостей Татарстана к ноу-хау в энергетической сфере велик. Об этом свидетельствует ежегодный рост числа посетителей демонстрационно-образовательного инновационного центра «Энергосбережение и энергоэффективность» КГЭУ. Только за минувший год там побывало более 5,6 тыс. человек.

«Данный центр был открыт в 2014 году с участием Дмитрия Медведева. Основная цель центра компетенций и технологий в области энергосбережения — популяризация и пропаганда энергосберегающих технологий и энергосберегающего образа жизни среди разной возрастной аудитории. Наша возрастная категория — от пионеров до пенсионеров. Для всех проводим интересные лекции и викторины. Здесь представлены как разработки сотрудников нашего университета, так и мировые разработки в области энергосбережения и энергоэффектиновсти», — рассказал директор Центра довузовского образования КГЭУ, доцент кафедры «Промышленная электроника и светотехника» Радик Зайнуллин.

Инновационный центр расположен в Центре компетенций и технологий в области энергосбережения КГЭУ, который был создан постановлением Кабинета министров РТ в рамках долгосрочной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности РТ на 2010–2020 годы» и распоряжением Правительства РФ. В демонстрационном зале расположено несколько тематических зон.

«В инновационном центре есть зона, связанная с естественным солнечным освещением, зона, посвященная устройствам „умный дом“, а также зона по альтернативным и возобновляемым источникам энергии, представлены разработки студентов и сотрудников вуза. У нас есть специальная зона для школьников, которые здесь частые гости», — отметил спикер.

Александр Эшкинин

Согласно данным Зайнуллина, если за прошлый год центр посетили 5658 человек, то годом ранее число гостей составило 4195 человек. Это школьники и студенты, участники различных конференций и гости вуза, сотрудники других институтов и университетов, а также предприятий республики.

«Все гости нашего университета проходят через центр энергосбережения. Экспозиции центра постоянно обновляются, скоро здесь появится новая зона, постоянно обновляются и разработки экспозиции „умный дом“», — отметил спикер.

В центре представлены научные разработки ученых КГЭУ, учебные стенды, высокотехнологичное оборудование от ведущих компаний в области энергетики. Всего более 30 экспонатов, среди которых системы «умный дом», «умный свет», «стела с велогенераторами», демонстрирующая количество выработанной электрической энергии и система, демонстрирующая теплопроводность различных.

1. Приставка, открывающая двери на расстоянии

Александр Эшкинин

Представители молодежного инновационного центра «Энергия» Казанского государственного энергетического университета разработали домофонную приставку, которая позволяет открывать двери в подъезды с расстояния одного метра. Это новшество разработчики апробируют в Казани, а потом масштабируют по республике.

«Наша разработка называется „бесконтактный домофон“. Дело в том, что домофоны, которые установлены в многоквартирных домах, имеют недостаток. Чтобы их открыть, необходимо достать ключ из кармана и приложить его к считывающему устройству, после чего откроется дверь. Это не всегда удобно. Допустим, когда вы идете из магазина с полными сумками. Мы разработали дополнительное устройство к существующим домофонным системам, которое позволяет открывать двери на расстоянии», — сообщил резидент молодежного инновационного центра «Энергия» Раис Шамсиев.

Человеку не нужно прилагать какие-либо физические усилия, чтобы открыть дверь. Достаточно к ней подойти, имея при себе карточку. На расстоянии одного метра дверь сама откроется. Это происходит благодаря радиочастотной идентификации. Соответствующая технология заложена в модуль разработки.

«Разработка повысит уровень комфорта жителей домов. Мы не разрабатываем новый домофон, а делаем приставку к уже существующим. Разработка ведется около года, но мы столкнулись с проблемой: устройство не считывало карту в том случае, если она находилась в контакте с телом человека. К примеру, лежала в кармане брюк. Однако этот вопрос уже решен», — продолжил рассказ Шамсиев.

Собеседник отметил, что в 2018 году молодежный инновационный центр «Энергия» выиграл Всероссийский грант «Умник» в размере полмиллиона рублей на разработку идеи в течение двух лет. Сейчас молодые люди разработали второй прототип, который практически готов и решает поставленные задачи.

«В рамках программы „Умник“ на втором году нас будут обучать специалисты, которые расскажут, возможно ли построить на этом бизнес и кому лучше предлагать разработку. Далее мы будем заниматься проработкой идей. Сначала апробируем новшество в Казани, и если получим положительный отклик, то будем его масштабировать», — отметил Шамсиев.

Директор молодежного инновационного центра КГЭУ Александр Богданов добавил, что разработка домофонного модуля была инициирована не самим МИЦ, а одной из компаний, которая занимается обслуживанием систем домофонов. Разработка из серии «умный дом» — это только один из многочисленных проектов, реализуемых в вузе.

«Наши студенты разрабатывают различные прототипы, в том числе по „умному дому“. Эти прототипы направлены на то, чтобы молодые люди получили практический опыт. Как в университетах сейчас учат студентов? Они слушают лекции, делают практические задания, а чтобы реально взять систему и внедрить куда-то самим — такое бывает очень редко. В нашем центре студенты экспериментируют, учатся разрабатывать и внедрять системы. Они разрабатывают что-то новое: домофонные приставки, робототизированные устройства, приложения к виртуальной реальности и пр.», — отметил Богданов.

2. Дебют робота-визитницы

Александр Эшкинин

Робот-промоутера для работы на выставках — еще одна разработка резидентов молодежного инновационного центра «Энергия» Казанского государственного энергетического университета. В скором времени машину представят на ТЭФ-2020 в Казани.

«Одна из наших команд сейчас делает робота для выставочной деятельности. Многие предприятия участвуют в различных выставках. Однако стоимость роботов-промоутеров сейчас довольно высокая. Наши молодые люди разрабатывают решения, которые будут доступны для небольших компаний. Эти компании смогут арендовать или купить недорогого робота, который будет раздавать визитки и какие-либо информационные материалы, привлекать внимание, что-то рассказывать», — отметил Александр Богданов.

На разработку автовизитницы в прошлом году в МИЦ «Энергия» было потрачено около 90 тысяч рублей. Данный робот пока наделен лишь одной функций — раздает визитки. Многофункциональная машина может стоить более 1 млн рублей, а аренда такого робота-промоутера обойдется в 50-100 тысяч.

«В Татарстане пройдет ТЭФ-2020. Мы планируем задействовать в экспозиции КГЭУ этого робота, чтобы посмотреть на реакцию гостей. Если увидим, что он отрабатывает заложенные задачи, то выйдем на серийный образец и продажи. На разработку робота-визитницы студентам понадобился год», — добавил спикер.

3. Роботы для сельского хозяйства и промышленности

Александр Эшкинин

Представители молодежного инновационного центра «Энергия» КГЭУ ведут разработки по множеству направлений. Молодые люди были первыми в вузе, кто занимался виртуальной реальностью и 3D-печатью. Сейчас МИЦ активно развивает направление «робототехника» и готовит команды, способные проанализировать предприятие, выявить актуальные потребности и разработать специальные предложения.

«Другая наша команда разрабатывает мобильную платформу, которую можно использовать в сельском хозяйстве. Область применения такой разработки широка: посадка, полив, уход за растениями. Робот может быть использован в животноводстве. Сейчас во всем мире роботов в сельском хозяйстве много, но Россия в этом плане очень сильно отстает. В декабре была выставка по машиностроению. Мы с ребятами ходили по этой выставке, там было около 20-30 роботов и среди них ни одного отечественного. Если даже посмотреть образовательные учреждения, которые занимаются робототехникой, они во многом нацелены на обучение обслуживанию западных роботов. Это в какой-то мере правильный подход, но получается своего рода зависимость. Мы полностью зависимы от импортных роботов и комплектующих», — отметил Александр Богданов.

Третья разработка МИЦ касается промышленных роботов. Они представляют собой нечто вроде экрана с головной частью, которая выполняет какие-либо действия. «Умные» машины способны что-то сверлить, перетаскивать предметы с места на место. Большинство промышленных роботов выполняют какую-то определенную функцию. Разработка студентов вуза сможет выполнять сразу несколько функций. Предполагается, что одна машина заменит целую серию промышленных роботов. Однако исследовательские работы сейчас находится на начальном этапе.

4. «Умная» система управления отоплением

Александр Эшкинин

Это совместная разработка КГЭУ и компании «Сименс». Система позволяет управлять температурой внутри демонстрационно-образовательного инновационного центра «Энергосбережение и энергоэффективность». Датчики температуры расположены на улице и в помещении. Информация с датчиков поступает на комнатный модуль, который по заданному алгоритму подает управляющие сигналы на вентили, расположенные на радиаторах отопления. Таким образом, регулируется температура в помещении. К примеру, в выходные дни здесь нет посетителей, поэтому поддерживать высокую температуру нет смысла. Она автоматически понижается до 15 градусов. Систему могут настраивать и программировать студенты и магистры, а также школьники, которые здесь частые гости. Выставочный стенд является учебно-демонстрационным, здесь часто проходят занятия.

5. Системы управления уличным и внутренним освещением

Александр Эшкинин

О системе управления уличным освещением в КГЭУ рассказал один из ее разработчиков, доцент кафедры «Промышленная электроника и светотехника» КГЭУ Дмитрий Иванов. Согласно его данным, прототип проекта используется в поселке Научный городок под Казанью. Там «умные» светильники установлены на улице. Они разработаны совместно с татарстанским производителем «Ферекс». Сами светильники производства этой компании, а модули управления — разработка КГЭУ.

«Уличное освещение не всегда светит по максимуму, а регулируется в зависимости от разных условий. Выгода заключается в том, что светильники управляются. Светодиодный светильник позволяет регулировать яркость. Таким образом можно сэкономить 40 процентов электроэнергии. Такая же тестовая система работает в Ижевске, на одной из улиц города», — отметил Иванов.

Собеседник «Татар-информ» отметил существующую потребность в разработке экономичного освещения для производственных помещений. В настоящее время представители вуза продолжают работу над заказами татарстанского производителя светильников «Ферекс».

Экономичная система освещения используется и на третьем этаже учебного корпуса «Д» энергоуниверситета. Разработка коридорного освещения длилась 2,5 года. На каждом светильнике установлен датчик, все они связаны между собой беспроводным радиоканалом. Когда люди не ходят по коридору здания, светильники работают на десять процентов. Если по коридору проходят люди, то светильники включаются на полную мощность.

«Разработан беспроводной модуль для светильников. Разработки автоматической системы управлением внутренним освещением велись по федеральной целевой программе. Сейчас мы разрабатываем систему управления, которая реализована в виде интернет-сайта. Благодаря этому сайту можно управлять группами светильников со смартфона. На сайте можно посмотреть, сколько энергии потребляет каждый из светильников, в какое время он был включен и выключен», — добавил Иванов.

6. Освещение за счет энергии солнца

Александр Эшкинин

Так называемый «ловец» солнца представляет собой мозаику из зеркал. 375 зеркальных квадратиков вращаются в двух плоскостях, ловят солнечные лучи за окном, и распределяют их в помещении. Можно создать общий мягкий свет или точечно подсветить необходимый объект. Сама конструкция работает на солнечных батареях. Это тоже разработка группы сотрудников КГЭУ.

«В центре „Энергосбережение и энергоэффективность“ стоят светодиодные светильники, которые сами по себе энергосберегающие, но мы решили пойти дальше и разработали программное обеспечение. Эта система позволяет регулировать освещение в ручном режиме, включая яркость светильников. Есть автоматический режим, который регулируется при помощи четырех камер. Они определяют местоположение человека и над ним включают светильник, либо настраивают яркость освещения равномерно по всему помещению», — отметил Дмитрий Иванов.

Согласно его данным, все светильники центра питаются от 21 солнечной батареи и двух ветрогенернаторов с вертикальными осями вращения, установленными на крыше корпуса. Фактически такое освещение является «зеленым». Таким образом, вуз не тратит денег за освещение в центре. Здесь электрическая энергия накапливается, а потом тратится.

Лабораторный учебно-исследовательский демонстрационный комплекс КГЭУ называется «Энергосберегающий автоматизированный комплекс естественного гелеоосвещения». Автоматизированный комплекс представляет собой дистанционно управляемые панели размером 1×1 метр с набором зеркал по всей площади. Он включает в себя 10 поворотных зеркал уличного расположения, компьютерный блок дистанционного управления зеркалами и пульт управления. При этом каждая панель имеет независимый канал управления.

«Система полностью автономна, имеет датчик, определяющий положение солнца и может поворачиваться в любых направлениях. Для энергообеспечения системы на каждом гелиостате смонтированы две солнечные батареи. Весной прошлого года мы вместе со студентами пробовали направить солнечные лучи с десяти солнечных гелиостатов в одну точку, для плавки снега с крыши здания», — добавил Зайнуллин.

7. Демонстрационный тренажер «Стела с велогенераторами»

Александр Эшкинин

Как известно, одним из самых первых видов альтернативных источников энергии является мускульная энергетика. Стела с велогенераторами, демонстрирующая количество сгенерированной энергии, привлекает многих посетителей инновационного центра «Энергосбережение и энергоэффективность». Во время таких «фитнес-занятий» можно подзарядить мобильное устройство.

«Это разработка группы наших студентов. На стенде мы демонстрируем посетителям, что эклектическая энергия появляется не просто так, для ее получения нужно совершить работу. Самая простая работа — это крутить педали. Мы вращаем генератор и видим на стеле, какую мощность вырабатываем. Таких велотренажеров в центре два, так что посетители могут устраивать между собой соревнования: кто больше энергии выработает в течение одной минуты», — сообщил Радик Зайнуллин.

Идея создания велотренажера появилась, когда в КГЭУ с визитом приезжали руководители фонда «Салят». Они предложили сделать интересную разработку для детей по выработке электрической энергии. При вращении педалей велогенератора на стеле загораются разные таблички. Таким образом, посетитель узнает, что 25 Вт необходимо для работы струйного принтера, 50 Вт — для лампы накаливания, 75 Вт — телевизора, 100 Вт — профессионального компьютера, 125 Вт потребуется для работы холодильника, а 150 Вт — для кухонного комбайна. Только для этого педали нужно крутить вдвоем, безостановочно и очень быстро.

«Мы детям говорим: если они хотят зарядить свой телефон, то нужно вращать педали несколько часов. Эта система ребятам очень нравится. У стелы есть выходы для зарядки устройств через USB. Идея простая и привлекательная. В игровой форме дети получают информацию о том, что электрическая энергия не бесплатная. Для ее получения нужно совершить какую-либо работу либо заплатить деньги», — отметил спикер.

8. Трехметровый металлический тюльпан для Wi-Fi и зарядки мобильников

Александр Эшкинин

Трехметровая установка, расположенная во дворе КГЭУ, заряжается от солнца и заряжает мобильные телефоны. Разработка студентов может служить как роутер для раздачи Wi-Fi. Арт-объект «Тюльпан» был «посажен» в сентябре 2018 года.

«Наши студенты выиграли молодежный грант, проект был реализован в 2018 году. Это ветрогенератор в виде лепестков тюльпана. На лепестках установлены четыре гибкие солнечные батареи. На экране транслируются видеоролики и информация по возобновляемым и невозобновляемым источникам энергии. Устройство имеет USB-выход для зарядки телефона. Система работает автономно, подвода электричества к ней нет», — рассказал Зайнуллин.

«Растение» имеет мощность до 1000 Вт, что вполне хватает для зарядки мобильного устройства. Идея его создания принадлежит Центру компетенции и технологий КГЭУ. Изначально предполагалось, что тюльпан будет «расти» в местах большого скопления людей, но позже разработчики решили, что пока «цветок» украсит студенческий дворик.

«Тюльпан установлен в целях популяризации энергосберегающих технологий. Такой арт-объект можно было бы поставить в парках и скверах», — отметил Зайнуллин.

Сотрудники КГЭУ намерены представить в скором времени арт-объект мэру Казани Ильсуру Метшину. Они считают, что «умные тюльпаны» могут стать оригинальным украшением парков и скверов в районах республики. Кроме того, их можно установить на остановках общественного транспорта, чтобы люди в ожидании автобусов заряжали телефоны и читали полезную информацию.

Александр Эшкинин