Сегодня оптоволоконные кабели (ВОЛС) используются повсеместно, обеспечивая передачу данных с высокой скоростью и надежностью. Однако, производство компонентов для оптоволоконных линий связи, в частности соединительных оптических шнуров (ШОС) (рис.1), во многих случаях остается трудоемким и недостаточно автоматизированным процессом: предприятия тратят до 40% времени на переделку дефектных изделий, а ручной труд ограничивает объемы производства.
Ученые МТУСИ предложили инновационное решение: внедрение интеллектуальной системы автоматизации производства компонентов ВОЛС, основанной на концепции Интернета вещей (IoT). Ключевым элементом системы является протокол ZigBee – надежная и энергоэффективная технология беспроводной связи.
«Технология ZigBee доказала свою эффективность в различных областях, от беспроводных сетей датчиков до автоматизации зданий и промышленных систем управления, – объясняет Михаил Степанов, к.т.н., доцент кафедры ССиСК МТУСИ. – Работа в диапазоне 2,4 ГГц обеспечивает максимальную скорость и устойчивость к помехам, а уникальная схема адресации, шифрование и аутентификация гарантируют безопасность данных. ZigBee позволяет использовать маломощные датчики и передавать данные без перегрузки системы даже в условиях нестабильной связи».
Производственная линия соединительных оптических шнуров как правило включает пять ключевых этапов – от заделки кабеля до упаковки. На каждом из этих этапов были установлены модернизированные пневматические станки, оснащенные датчиками (рис.2) и подключенные к беспроводной сети ZigBee.
Уникальность системы заключается в гибридном подходе: «умные» устройства взаимодействуют друг с другом по протоколу ZigBee, а управляющие коммутаторы, собирающие данные, подключаются к центральному серверу по проводной сети Ethernet, что обеспечивает стабильную работу системы без задержек и «мертвых зон» в передаче данных.
«Вся информация с оборудования поступает на центральный сервер, предоставляя операторам полный контроль над производственным процессом, – поясняет Андрей Соломатин, студент МТУСИ и соавтор проекта. – Это позволяет отслеживать расход материалов и оперативно реагировать на любые отклонения. Например, на этапе полировки коннекторов, микроскоп с ИИ анализирует поверхность, и в случае обнаружения дефектов, шнур автоматически отправляется на доработку. Датчики также контролируют утечки клея, давление в пневматических системах и износ оборудования».
Предлагаемое решение учёных представляет собой простую и эффективную автоматизированную систему Интернета Вещей, обеспечивающую полный контроль над каждым участком производства компонентов ВОЛС. Как отмечают учёные, в дальнейшем систему можно масштабировать, добавляя новые производственные линии.
Разработка МТУСИ открывает новые перспективы для российских предприятий, позволяя им повысить конкурентоспособность на мировом рынке и удовлетворить растущий спрос на компоненты оптоволоконных кабелей, необходимые для развития современных сетей связи. В будущем, эта технология может быть адаптирована для широкого спектра отраслей промышленности, нуждающихся в автоматизации и контроле производственных процессов.