31 января 2006 года состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук

31.01.2006

Научное сообщение «РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ – ФУНДАМЕНТ БЕЗОПАСНОСТИ СТРАНЫ». Докладчик – член-корреспондент РАН Клюев Владимир Владимирович (МНПО «Спектр»).

31 января 2006 года состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук

 Члены президиума заслушали научное сообщение «РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ – ФУНДАМЕНТ БЕЗОПАСНОСТИ СТРАНЫ».

Докладчик – член-корреспондент РАН Клюев Владимир Владимирович (МНПО «Спектр»).

В начале своего выступления докладчик высказал благодарность за возможность выступить по проблемам технической диагностики, как одного из главнейших направлений обеспечения безопасности с учетом того, что в зале находятся ведущие ученые в этой области. Далее он отметил, что обычно в подобных докладах приводится перечень чрезвычайных ситуаций техногенного, террористического и экологического плана, произошедших за последние 20 лет, и сказал, что к некоторым из них он будет возвращаться в процессе доклада. Но можно сделать только один диагностический вывод: впереди нас ожидают еще большие проблемы. По всем направлениям чрезвычайных ситуаций в России, из-за отсутствия эффективных диагностических технологий, неподготовленности персонала и отработанной годами политикой «Wait» (ожидания чуда), надежды на то, что ничего плохого с нами не произойдет, потери увеличиваются на 10-30% каждый год.

Основой безопасности является своевременное получение информации от всего спектра измерений, испытаний, технического контроля и технической диагностики для здравоохранения, техногенной, антитеррористической и экологической безопасности. По всем этим направлениям ассоциация «Спектр-групп» создает соответствующие технологии и средства диагностирования уже более 40 лет. Диагностика использует известные физические поля и методы - магнитные, электромагнитные, ультразвуковые, СВЧ, оптические, инфракрасные, радиационные, гамма- и химические пенетранты. Общий принцип работы диагностических систем основан на регистрации физических диагностических параметров: кинематических, геометрических, статистических, динамических, механических, молекулярных, тепловых, акустических, электрических, магнитных и других, число которых не превышает 200 и поддается системному анализу для построения соответствующих рядов диагностической техники.

Наиболее существенными направлениями измерения диагностических параметров являются электрометрия, виброакустика, интроскопия, измерение механических свойств, состава вещества, размеров, сил, деформаций, давления, температуры, времени, массы, влажности, расхода, уровня и др. Естественно, все диагностические комплексы создаются на основе последних достижений информационных технологий с использованием соответствующего уровня точечных и матричных преобразователей, математических методов обработки информации многомерного сигнала и изображений, программ, компьютеров, глобальных сетей и т.п. Для получения информации в диагностике используют все виды мониторинга с помощью транспортных средств (автомобильного, воздушного, морского, железнодорожного, космического), посты наблюдения (стационарные, передвижные), большое количество переносных приборов.

По объемам продаж информационных диагностических технологий и оборудования на первом месте, в настоящее время, стоит медицинское, на втором, третьем и четвертом соответственно – техногенное, анти-террористическое и экологическое. Медицинская диагностика получила наибольшее признание и распространение ввиду невозможности выживания миллионов людей без её применения.

К сожалению, безопасные методы и средства медицинской диагностики - оптические (эндоскопы), тепловые (тепловизоры), ультразвуковые (звуковизоры), электрические (электрокардиографы) и другие не могут заменить рентгенологию, удельный вес применения которой с учетом 40 тыс. рентгеновских кабинетов в России составляет более 70%. Подобные исследования создают надфоновую составляющую облучения населения (примерно 280% естественного фона). Поэтому главным направлением в рентгенологии является создание малодозовой рентгенодиагностической аппаратуры общего и специализированного направления, в том числе томографической и флюорографической с усилителями яркости рентгеновского изображения и соответствующей цифровой обработкой, при этом доза облучения пациента не должна превышать 80 мкрентген/час.

В качестве примеров показывается малодозовый флюорограф с УРИ с синтезом цифрового изображения АМЦР-1. Комплекс ангиографии «Анкор-01», передвижной рентгенодиагностический аппарат для операционных залов, стационарный рентгенодиагностический комплекс мощностью 50 кВт с УРИ. Всего номенклатура рентгеновской медицинской диагностической аппаратуры не превышает 60 наименований. Уровень отечественной медицинской рентгенодиагностической техники является в основном конкурентоспособным, за исключением рентгеновских томографов, за которые была получена Государственная премия СССР, а после этого выпуск аппаратов был приостановлен. Уровень медицинской диагностики можно демонстрировать через ультразвуковой доплеровской прибор, определяющий функционирование эмбриона человека уже на 4-й неделе беременности.

Только медицинская диагностика может объективно оценить работоспособность человека, (а не приказ, указывающий предельный возраст руководителей институтов и предприятий, что наносит определенный моральный и физический ущерб лидерам).

Когда говорят, что диагностику надо применять в медицине на ранней стадии развития болезни, то подразумевают, естественно, ее применение и в середине и, особенно, на конечной стадии болезни. Последний дикий пример: «Куриный грипп», когда без диагностики уничтожили миллионы кур, за счет государства.

Главным направлением развития методов и средств медицинской диагностической техники остается их безопасность применения для людей и улучшение всех основных технических характеристик: быстродействия, метрологических, весогабаритных и максимального использования визуализации и цифровой многомерной обработки информации и автоматизации. Если в национальной программе «здравоохранения» будет выделено достаточное финансирование для диагностики, то появятся реальные перспективы.

Методы и средства техногенной диагностики используют более 100 физических способов контроля и более 1000 типов приборов дефектоскопии, структуроскопии, контроля физико-механических свойств и размеров, виброметрии и др. На территории России расположено около 100 тысяч опасных производств, в районах, где проживает половина населения страны. Каждый день у нас происходит не менее 2-х техногенных аварий. В перспективе ситуация прогнозируется как еще более опасная. Самые главные дефекты машиностроения - это коррозия, износ и усталость, из-за которых в США потери составляют ежегодно более 200 млрд. долларов. Если к этому добавить неподготовленность и низкий уровень оплаты труда, коррупцию и усталость персонала в России, то проблема техногенной безопасности еще более усугубляется. Ясно, что старение людей и оборудования никто не может остановить по приказу, но можно продлить срок жизни и людей и оборудования с помощью диагностических информационных технологий и профессионально подготовленных кадров. На «Трансвааль-Парке» и других развалившихся спортивных сооружениях никаким образом не диагностировали самые главные дефекты в мире - коррозию, усталость и прочность материала.

Идет эволюционный прогресс улучшений параметров радиационных методов и средств диагностирования. Стационарные высокостабильные промышленные рентгеновские аппараты кабельного типа от10 кВ до 450кВ выпускаются на базе зарубежных узлов и элементов. Они оснащены микропроцессорами, управляющими работой аппаратов в 6 режимах. Ряд отечественных фирм производит переносные рентгеновские аппараты непрерывного действия - гамма-дефектоскопы, рентгено-телевизионные системы РТС, которые комплектуются РЭОП фирмы Siemens, рентгеновские промышленные томографы типа ВТ-50, ВТ-300, ВТ-1000 и их модификации. Следует указать, что за томографию были присуждены 2 Нобелевские премии: в 1979 г. - за рентгеновскую томографию и в 2003г. - за магниторезонансную.

Информационное качество томограмм в значительной степени зависит от характеристик источников рентгеновского излучения и очень важно, что появились первые томографы с отечественными бетатронами, которые изготавливаются в НИИ Интроскопии (г. Томск) и «Прининтро». Главное их преимущество в том, что чувствительность увеличивается на порядок.

Технический уровень отечественной рентгеновской техники в основном соответствует международному уровню. По ультразвуковым методам появилась новая номенклатура приборов, в частности томографы, УЗ волноводный дефектоскоп АКР 1224, позволяющий определять дефекты, удаленные на 30м., ЭМА-толщиномер А1270 и др. Особую роль играют автоматизированные ультразвуковые установки для газопроводов, автомотриса для железнодорожных путей. Продолжаются работы по магнитным дефектоскопам труб с постоянными магнитами и ультразвуковыми установками типа «Ультраскан» СД ф. «Пайптроникс» и др. По оптическим методам получили дальнейшее развитие металлографические микроскопы с автоматизированной системой обработки изображения и автоматическими классификаторами дефектов, а также новые типы гибких и жестких эндоскопов. В направлении вибродиагностики созданы новые приборы сборщиков-анализаторов данных в Москве, Санкт-Петербурге и Перми.

Программа развития методов и средств диагностирования на период 2000-2015 года предусматривала не менее 630 типов приборов по всем методам НК с объемом продаж более 2 млрд. долларов в год. Главное научное направление технической диагностики это определение остаточного ресурса объектов и риска их эксплуатации. Для этого необходимо постоянное диагностическое сопровождение с высокой надежностью и лучшими метрологическими и техническими характеристиками, с высокой производительностью, измерением многих диагностических параметров. В докладе представлены некоторые средства диагностики для газопроводов, авиационной и ракетной техники стоимостью более 1 млн.ам. дол.

Остаточный ресурс объекта определяется совокупностью оценок технических параметров объекта, уравнением со­стояния, условиями эксплуатации и совокупностью предельных технических параметров. Мероприятия по восстановлению технического состояния оборудования в процессе эксплуатации должны проводится не в нормативно установленные сроки, а на основе диагностирования. Например, режим работы магистральных газопроводов должен осуществляться не на основе паспортных характеристик, а с учетом диагностируемых во времени характеристик механических свойств и толщины трубы. Только переход на выборочные методы ремонта на основе результатов технической диагностики позволяет решить задачу безопасности при уменьшении объемов ремонтных работ и, соответственно, при сокращении затрат не меньше, чем в 3 раза.

В настоящее время быстрое развитие получают методы и средства для анти-террористической диагностики для обнаружения оружия, взрывчатых устройств, излучений и радионуклидов, а также фальшивых документов и ценных бумаг. Если вспомнить события в Беслане в сентябре 2001 г., то ответ очень простой - нужно чтобы США сумели определить место нахождения Бен Ладена, а мы – Басаева. Но для этого нужна вся мощь существующей диагностики, в том числе космической оптоэлектронной, тепловизионной. Но они реально не используются на практике в нашей армии.

Большую серию составляют приборы и средства для охраны территорий, наблюдения и поиска преступных элементов. В настоящее время во всем мире широко применяются рентгенотелевизионный, магнитный, тепловой и вихретоковый методы при контроле багажа авиапассажиров и людей на входе в объекты высокой опасности. Получили массовое использование оптико-телевизионные и эндоскопические системы технического зрения в банках, службах безопасности, жилых домах и т.д.

К значительным негативным последствиям приводит появление фальшивых ценных бумаг, документов, банкнот, а также проездных документов, удостоверений личности и др. Ко­личество изымаемых фальшивых денег в мире ежегодно возрастает на 10%.

В МНПО "Спектр" разработана и серийно выпускается криминалистическая аппаратура, обес­печивающая возможность выявления с высокой достоверностью фальшивок и подделок на основе широкого спектра аппаратурных средств - от простейших и недорогих ультрафиолетовых и инфракрасных излучателей до специального видеоспектрального комплекса. Среди последних разработок можно назвать прибор для контроля документов и ценных бумаг в ультрафиолетовом и отраженном инфракрасном излучениях, лупу инфракрасную для контроля документов в отраженном ИК-излучении, видеоспектральный компаратор для выявления изменений и подчисток в документах, криминалистические блоки для контроля документов в ультрафиолетовом и видимом диапазонах и др. Мы выпускаем комплекты досмотровых щупов для контроля мягких и сыпучих грузов, технические эндоскопы, неохлаждаемые тепловизоры, приборы ночного видения, рентгеновские флюороскопы. Разработана поисковая тепловизионная система в виде компактного автономного ударопрочного и водонепроницаемого модуля. В качестве преобразователя использована неохлаждаемая болометрическая матрица с количеством ячеек 160х120. Аппаратура позволяет обнаружить человека на расстоянии 250-300 м в любое время суток и при любых погодных условиях. Многофункциональный тепловизор «ТН-4604МП» предназначен для проведения оперативных поисковых мероприятий. Дистанция обнаружения человека - 500м. Прибор включает видеокамеру с полем зрения равным полю зрения тепловизионного канала, инфракрасный пирометр с лазерным целеуказателем, блок памяти для сохранения термограмм и видеоизображений на сменном носителе. Рабочий спектральный диапазон - 8-13мкм. Температурная чувствительность - 0.1 °С. Для поиска и визуализации местоположения удаленных до 1000м снайперских прицелов и оптико-электронных систем наблюдения создан «СПИН 2». Оптико-электронный прибор «Антисвид-2» предназначен для поиска и визуализации местоположения портативных систем скрытого видеонаблюдения, в том числе, работающих или отключенных малогабаритных видеокамер, закамуфлированных в предметах интерьера и бытовых изделиях. Изделие позволяет обнаруживать и скрытые оптико-электронные устройства за такими преградами как стекло (в том числе тонированное, оргстекло, полупрозрачные зеркала) на расстоянии до 15 м. Многоспектральная поисковая система «Зонд» предназначена для визуального поиска скрытых или замаскированных объектов в широком диапазоне длин волн, и включает в себя три приемных канала на различные спектральные диапазоны от 400 нм до 13 мкм, позволяющие обнаруживать человека и системы наблюдения на расстоянии до 1000м. Телевизионный эндоскоп ЭТВ-12-2,0 предназначен для визуального контроля в условиях неосвещенных мест внутренних полостей, отверстий, труб и другого труднодоступного пространства с применением телевизионного канала регистрации, представления и запоминания изображения. Общее количество приборов МНПО «Спектр» для анти-террористической диагностики превышает 40 ед. Самой актуальной, перспективной, наиболее трудоемкой и затратной остается экологическая диагностика с учетом того, что потери от экологических чрезвычайных ситуаций более чем в два раза превосходят все остальные. Ярким примером глобальности проблемы экологической диагностики является прогноз землетрясений. В докладе перечислены применяемые методики и технологии прогнозирования, начиная от расчетов долгосрочных прогнозов и заканчивая магнитометрическими, геохимическими, гидродинамическими, электрическими, сейсмическими, деформационными и другими измерениями. Для этих целей должны использоваться деформометры, наклономеры, гидроневелиры, магнитометры, измерители электрического поля и сопротивления, акустической и электромагнитной эмиссии, геотермические, гидрогеологические, биологические и измерительные каналы. В настоящее время в России создана сеть сейсмических станций, однако огромные территории страны требуют больших материальных затрат на мониторинг многокилометровых пространств, модернизацию и переоснащение их современной диагностической техникой. Актуальной задачей является обнаружение радиационных загрязнений окружающий среды. Необходимо определять гамма, альфа, и бета радионуклиды, продукты ядерных взрывов, измерять активность родона и торона, цезия, стронция и других веществ. Для этой цели сегодня используют более 100 типов радиометров, гамма-альфа-бета спектрометров, различных дозиметров и других технических средств. И, конечно же, к каждому методу, прибору, методике и технологии должна быть сформулирована четкая программа развития. Известно большое количество оптических приборов для экологических исследований атмосферы, воды, почвы и биотики, в том числе различного типа лидаров, спектрометров, ПЗС-камер, рефлектометров, люксометров, яркомеров и другой аппаратуры. Более 150 типов тепловизоров, радиомеров, пирометров, термометров, линейных сканеров и другой аппаратуры используется для контроля выбросов газов, утечек тепла, пожаров, геотермальной активности и тому подобное. Многие задачи по определению влажности, дождевых осадков, водно-солевого режима, водозапасов, снегового, ледового покрова и др. позволяют решить радиоволновые методы диагностики: радиометрический, радиолокационный, телевизионный, поляризационный, радиоголографический, резонансный, геометрический, временной. Создано более 50 типов СВЧ диагностических экологических приборов - радиометров, радиолокаторов, микроволновых сканеров, радиовысотомеров, измерителей метеопараметров, георадаров и другой аппаратуры. Официально утверждено более 700 методик и технологий химического анализа атмосферного воздуха, атмосферных аэрозолей, осадков, промышленных выбросов, питьевой и морской воды. Для этого используются десятки методов газовой хромотографии, электрохимический, фотометрический, флуоресцентный, инфракрасный, ультрафиолетовый, атомно-эмиссионный, ЯМР, весовой, кондуктометрический и другие, на основе которых создаются сотни передвижных лабораторий и приборов. С учетом того, что применяется более 250 типов газоанализаторов атмосферы, почвы и гидросферы, химико-аналитическое направление экологической диагностики является очень важным. В целом направление экологической диагностики имеет сегодня более 1200 типов приборов и измерительных каналов, более 2000 методик и технологий диагностирования с объемом продаж ориентировочно на сумму не менее 2 миллиардов американских долларов. Совершенствование диагностических экотехнологий будет идти через интеллектуализацию, многофункциональность, микроминиатюризацию, улучшение метрологических характеристик, автоматизацию, внедрение всех видов мониторинга и особенно космического.

В заключение я хочу сказать, что акционирование это не катастрофа, а большая трудоемкая работа для руководства и коллектива предприятия. Главный вывод – ученые институтов должны брать вопрос акционирования в свои руки при помощи РАН и далее вести корабль вперед. Благодарю за внимание.

 

В обсуждении доклада приняли участие:

Академик Багаев Сергей Николаевич отметил, что тема доклада гораздо шире, чем вынесенная в название. К тому же, на деле все не так хорошо. Большие средства тратятся в валюте на приобретение техники за границей. Например, томографы, которые мы приобретаем и которые по параметрам не уступают отечественным. Главной проблемой использования техники в области антитеррора остается большое скопление людей. Еще одна проблема – элементная база, которую можно решить, приобретая баллометры. Что касается проблем армии, то должна быть своя программа. На сегодня взаимодействие с институтами РАН не достаточно активно. Важным моментом остается рынок – очень мало медицинских приборов. Необходимо обеспечить взаимосвязь производства и разработчиков (в частности, РАН), собрать рабочее совещание по этому вопросу.

Академик Фролов Константин Васильевич сказал, что доклад отличный, мы вышли на международный рынок. Проделана огромная работа. В основе надежности должны лежать идея, расчет, технологичная метрология, эксплуатация. Совместная программа РАН должна включать обработку данных, использование аэрозолей (которые разработаны в Курчатовском институте), тепловизоров, оптически активных покрытий (лаков). Нужно подключить Сибирь, Урал, Дальний Восток. Нужно объединить усилия.

В заключение президент РАН академик Осипов Юрий Сергеевич подчеркнул, что очень много говорится об инновационной деятельности. Создано очень много приборов, но дальше дело не продвигается. Необходимо расширять сотрудничество.

 

Члены Президиума обсудили и приняли решения по ряду других научно-организационных вопросов.

 

Информация предоставлена Пресс-службой РАН.

Пресс-служба РАН: Руководитель - Преснякова Ирина Васильевна

тел./факс: 954 11 45 E-mail - irina@presidium.ras.ru

Главный специалист - Бадо Анна Ефимовна тел: 237 90 02; E-mail – novo@presidium.ras.ru

Главный специалист – Каменева Валентина Сергеевна. Тел. 237-81-15

Главный специалист Колесникова Марина Валерьевна т/ф.: 718 17 55

E-mail - mvel@mail.ru; marina@presidium.ras.ru

 

©РАН 2019