ПОСТРОЕНИЕ «SMART» ЭЛЕКТРОСЕТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы создания «smart» электросети с применением сети 5G и беспилотных летательных аппаратов. Определены условия построения сети, рассмотрены вопросы расположения антенн с целью обеспечения безопасности для человека, условия уменьшения их размеров и преимущества применения сети 5G совместно с беспилотными летательными аппаратами.

ABSTRACT

The article discusses the creation of a "smart" power grid using a 5G network and unmanned aerial vehicles, in relation to the conditions of the Republic of Uzbekistan. The conditions for building a network are determined, the issues of the location of antennas in order to ensure safety for humans, the conditions for reducing their size and the advantages of using a 5G network in conjunction with unmanned aerial vehicles are considered.

Ключевые слова: «smart» электросеть, синхронизация, зеленая энергетика, сеть 5 G, дроны, возобновляемые источники, цифровые технологии.

Keywords: “smart" electric network, synchronization, green energy, 5G network, drones, renewable sources, digital technologies.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время все большее внимание уделают децентрализованным энергообеспечениям. Большая энергосистема не выдерживает нагрузок, в связи с этим диспетчерам все труднее устанавливать пики потребления электроэнергии.

Поэтому необходимо создавать внутреннюю систему, которая будет синхронизирована с общей сетью. Основной упор делается на развитие, так называемой «зеленой» энергетики. Ветряные двигатели, солнечные батареи, биогенераторы дают экономию электроэнергии и возможность полностью отказаться от производителей. Все большую часть генерации электроэнергии дает возобновляемые источники. В связи с этим необходимо создавать новые способы контроля энергоресурсов и увеличить пропускную способность линий электропередачи [2-9].

Целью работы является разработка «smart» электросети, которая бы в часы пика увеличивала пропускную способность линий электропередачи, а при нехватке увеличивала её продуктивность.

МЕТОДЫ

Для реализации задач была принята система 5G, которая обеспечивает быструю передачу информационных сигналов, увеличивает объем передаваемой информации, позволяет управлять малыми микросетями, быстро реагировать на кражу электроэнергии и определять её потери.

Внедрение 5G позволит управлять разрозненными установками генерации энергии и поддерживать стабильность электросетей [6,8,9].

Рисунок. 1. Преимущества 5G технологии

Во всём мире на сегодняшний день идёт тенденция создания «smart city». Главной задачей является внедрение инновационных технологических решений во все сферы жизнедеятельности общества [2-5,7,9].

Совместное применение БПЛА и сеть 5G позволит передавать энергию и данные на БПЛА при использование их для сетей 5G. Сеть 5G имеет большую скорость и пропускную способность, что позволяет подключать большое количество датчиков и различных устройств. Она даёт возможность построить схему передачи энергии и данных на движущийся беспилотный летальный аппарат и позволяет эффективно использовать БПЛА. Постоянная передача информационных потоков. При этом желательно управлять подачей энергии на БПЛА, чтобы не сокращать длительность полёта. БПЛА является технологией для обеспечения приёмно-передающего устройства для бесперебойной устойчивой связи.

Так как БПЛА обладают низкой стоимостью и высокой мобильностью по сравнению с базовыми станциями, поэтому могут быть использованы в системах телекоммуникаций.

БПЛА по конструктивным параметрам различаются самолётного и вертолётного типов (рис. 2). При создании «smart city» необходимо использовать БПЛА, которые «зависали» бы для устойчивости передачи данных. Следовательно, целесообразно использовать вертолетного типа – коптеры.

Рисунок 2. Виды беспилотных летательных аппаратов

Важной особенностью во внедрение сети 5G является установка антенны. Она слишком громоздкая и высокая. Для уменьшения размеров антенн необходимо перейти на миллиметровый диапазон волн и выполнить решетчатую конструкцию. Обычно считают, что высокий диапазон волн вредно влияет на здоровье человека. Установим на каком расстоянии должна находится антенна 5G от зданий, чтобы не причинять вреда [1,10].

При определении расстояния Р, на котором может находится человек от антенны, необходимо воспользоваться формулой определения плотности потока энергии:

                                                                     (1)

где, P – мощность, Вт; D – расстояние, м; G – коэффициент усиления антенны; S – плотность потока энергии, .

Из формулы (1) определяется D:

                                                                    (2)

РЕЗУЛЬТАТЫ

Произведем расчеты. Действующая норма, т.е. количество энергии, протекающей через единицу площади, которое может влиять на человека составляет , если взять европейской части она составляет . Мощность базовой станции обычно составляет 60Вт, а коэффициент усиления антенны максимум 50, а минимум 0,5.

Рисунок 3. График зависимости плотности потока энергии от расстояния

Из расчетов видно, что антенны сети 5 G можно располагать на расстоянии 50 м от здания. 

ВЫВОДЫ

Применение совместно 5G и БПЛА позволяет осуществлять анализ данных с точностью до 0,1 м, как по горизонтали, так и по вертикали, осуществлять удалённое управление с точностью до 0,5м по горизонтали и 0,3м по вертикали, осуществлять поддержку множественных серверов, производить обмен данными с доступностью до 99%.

Список литературы:

1. Парамонов А.И., Маколкина М.А., Киричёк Р.В., Выборнова А.И., Богданова Е.Г. Математические модели в сетях связи. Часть 1 / Санкт-Петербург: СПбГУТ, 2019. – 111 с.
2. Роенков Д.Н., Яронова H.В. Атмосферные оптические линии связи // Автоматика, связь, информатика. – 2016. – № 11. – С. 7-10.
3. Роенков Д.Н., Яронова H.В. Технология "стриж" и перспективы ее применения // Автоматика, связь, информатика. – 2017. – № 9. – С. 9-12.
4. Роенков Д.Н., Яронова H.В. Квантовые линии связи // Автоматика, связь, информатика. – 2019. – № 9. – С. 23-28
5. Рыжков А.Е., Сиверс М.А., Бабкин А.С., Пыленок А.М., Трофимов А.П. Сети стандарта LTE. Развитие технологий радиодоступа / Санкт-Петербург: СПбГУТ, 2015. – 256 с.
6. Тихвинский В.О. Стандартизация мобильной связи 5G как процесс создания инфраструктурной основы цифровой экономики // Электросвязь. – 2018. – № 12. – С. 24-30.
7. Яронова Н.В., Шосалманов А.Х., Ходжамов Ш.Ф. Возможности применения на железнодоророжном транспорте технологий беспроводной связи // The Scientific Heritage. ­2021. № 63-1 (63). – С. 69-72.
8. Dahlman E., Parkvall S., Skold J. 5G NR. The Next Generation Wireless Access Technology. 2nd Edition / Academic Press, 2021. – 608 p.
9. Yang H.C., Alouini M.S. Advanced Wireless Transmission Technologies / Cambridge University Press, 2020. – 416 p.
10. Yaronova N.V., Ametova A.A., Mirzaeva A.B. Application of computer-aided design systems for calculating the parameters of stationary antennas in the hectometer range // Актуальные научные исследования в современном мире. – 2021. – № 5-1 (73). – С. 107-113.