Как Минцифры повышает качество жизни и сохраняет культурное наследие с помощью интернета вещей

IoT автоматизирует мониторинг и позволяет экономить бюджетные средства

Минцифры запустило пилотные проекты на базе технологии IoT для удаленного мониторинга экологической ситуации, незаконных вырубок леса и контроля охраняемых законом объектов культурного наследия. Внедрение цифровых решений позволило оперативно собирать информацию о состоянии объектов в едином информационном пространстве, улучшить взаимодействие по решению задач экологии и развития территорий.

До внедрения решений инспекторы ведомств приезжали на объект, чтобы собирать данные. Подобный подход длительный и дорогостоящий, так как необходимо проверить сотни и даже тысячи объектов. При этом на качество мониторинга может негативно влиять человеческий фактор: любой человек может ошибиться или что-то не заметить.

С помощью интернета вещей можно автоматизировать плановые проверки, что позволяет сократить затраты и повысить качество мониторинга.

Мониторинг позволяет избежать разрушений и порчи объектов культурного наследия

Платформа для дистанционного контроля объектов культурного наследия на текущий момент запущена в Вологодской и Калужской областях, а также в Башкирии. Атмосферные явления, динамические нагрузки ближайших автодорог и проникновение посторонних лиц создают угрозу повреждения конструкции или появления дефектов. Платформа позволяет ведомствам оперативно отслеживать изменения и предпринимать необходимые действия.

Для удаленного сбора данных используются установленные на объектах беспроводные датчики стандарта LoRaWAN.

Датчики фиксируют:

• температуру,
• влажность,
• задымление,
• протечки,
• раскрытие трещин на фасаде,
• разбитие стекол,
• прочие изменения.

На каждый объект культурного наследия также установлена базовая станция в виде Smart-устройства с системной платой и слотом для сотовой связи и выхода в интернет.

Источник: tadviser.ru

Полученные дистанционно данные автоматически размещаются на сервере информационной веб-системы удаленного мониторинга. Для каждого пользователя создана своя учетная запись с определенными правами. Каждое ведомство имеет доступ к тем параметрам, которые нужны ему для осуществления деятельности. На основе собранных данных вырабатывают рекомендации для снижения риска утраты охраняемых ценностей. В системе есть сервис СМС-информирования об угрозе.

Внедрение платформы повысило скорость реагирования на инциденты в 14 раз

Платформа экомониторинга помогает оперативно реагировать на потенциально опасную ситуацию, а не только на инцидент с критическими значениями. Решение используют в Челябинской, Сахалинской, Калининградской, Оренбургской, Волгоградской областях и в Республике Башкортостан.

• В Калининградской области платформа сбора данных используется для мониторинга состояния многоквартирных домов: она анализирует информацию о температуре, влажности и протечках.
• В Челябинской области следят за состоянием атмосферного воздуха и водных объектов. Это позволило повысить скорость выявления допустимых концентраций в 14 раз.
• Волгоградская область пользуется платформой для муниципального земельного контроля и выявления незаконных построек.

Решение интегрировано с государственными системами:

• Единым реестром видов контроля (оператор: Министерство экономического развития РФ) для использования справочников обязательных требований к надзорным мероприятиям;
• федеральной ГИС «Единый реестр контрольных (надзорных) мероприятий» (оператор: Генеральная прокуратура РФ) для установления легитимности проверок;
• порталом Госуслуги (оператор: Минцифры), где проверяемые юрлица могут пользоваться сервисами самопроверки, взаимодействовать с инспекторами и оформить досудебное обжалование;
• ГИС «Типовое облачное решение по автоматизации контрольно-надзорной деятельности» (ТОР КНД, оператор: Минцифры) для работы инспекторов.

Платформа собирает данные о состоянии окружающей среды с различных датчиков и других средств измерений. Например, сеть датчиков, установленных в жилой зоне и на промышленных предприятиях, передает данные о присутствии вредных веществ в воздухе. Платформа направляет эти данные в ГИС ТОР КНД в режиме реального времени. При превышении норм концентрации пыли, выбросов в атмосферу или загрязнений воды система передает сообщение в личный кабинет инспектора. Туда же попадают обращения и жалобы граждан.

Решение позволяет настраивать модели реагирования на сработавшие индикаторы риска и обращения. Это может быть событийная модель, которая просто фиксирует нарушение, или аналитическая модель, когда по совокупности замеров видно, что ситуация переходит в разряд нарушения.

Платформа также помогает делать прогнозы, так как решение интегрировано со сложными математическими моделями предсказательных расчетов. Например, о том, в каком направлении будет распространяться облако загрязнения: это позволит вычислить, где находится источник загрязнения.

Платформа дистанционного мониторинга помогла снизить ущерб от незаконных вырубок леса в 1,5 раза

Еще один проект — платформа дистанционного мониторинга незаконных вырубок леса и зарастания сельскохозяйственных земель Калужской области и Башкирии. Земельный мониторинг в этих регионах позволил снизить ущерб от незаконных рубок леса в 1,5 раза.

Платформа построена на базе машинного обучения, а потоковая аналитика данных с обработкой реализована внутри ядра IoT Platform от VK Cloud.

Источник: tadviser.ru

Своевременно зафиксировать незаконную вырубку или обнаружить зарастание сельхозучастка позволяет автоматический анализ спутниковых снимков. Технология Transfer Learning, примененная при разработке, использует модель нейронных сетей, которая обучена на данных со схожей структурой, а дальше предполагается ее дообучение под актуальную задачу проекта. Бинарная маска, полученная в результате работы модели, указывает на области с зарастаниями.

Анализ спутниковых снимков с помощью алгоритмов машинного обучения позволяет обнаруживать подготовительные работы и другие изменения ландшафта перед вырубкой леса — например, появление дорог или просек. Такой анализ можно проводить оперативнее, чем регулярные выезды инспекции.

Благодаря цифровому мониторингу можно обнаружить нецелевое использование земель сельскохозяйственного назначения на ранней стадии. Также администрация региона может гибко настраивать функциональность платформы под отраслевые задачи — например, для обнаружения незаконных построек, несанкционированных свалок, очагов лесных пожаров. Глобально такие платформы помогают ускорить переход органов государственного управления к унифицированным процессам сбора данных.

Решение работает в режиме реального времени и создано на базе микросервисной архитектуры

Решение обеспечивает высокопроизводительную обработку, безопасное хранение данных с большого количества устройств, горизонтальное масштабирование и разделение доступа. Проект реализован с использованием практик горизонтально масштабируемой микросервисной архитектуры. Кластерная инфраструктура построена на Kubernetes. Для обработки входящего потока событий используется распределенный брокер сообщений Apache Kafka.

Аналитика осуществляется на скриптах с обработкой событий в реальном времени внутри ядра Cloud IoT Platform при помощи протоколов Modbus, MQTT. Распределенное хранилище размещено на платформе In-memory-вычислений Tarantool. Основные сервисы реализованы на Java-стеке с использованием современных библиотек.

Планы на будущее: стандартизация и масштабирование технологии на другие регионы и сферы мониторинга

Министерство будет использовать решение в качестве примера разработки цифрового стандарта для масштабирования IoT-платформы сбора объективных данных о наблюдаемых объектах и инструментов их анализа в другие регионы.

В рамках государственной платформы сбора данных промышленного интернета вещей Минцифры планирует внедрить еще не менее 10 решений дистанционного контроля в регионах России. Например, платформу для экологического надзора за водными ресурсами и платформу для обнаружения фактов незаконного строительства. Данные будут поступать в единую платформу не только с датчиков, сенсоров и сторонних систем, но и от пользователей.