The object of research, development or design (in Russian) : Разработка интегрированного беспроводного полимерного датчика всасывания для измерения всасывания в широком диапазоне с низкими затратами на обслуживание и быстрым временем отклика. Новый датчик всасывания будет разработан с использованием полимера для обеспечения измерения всасывания в широком диапазоне и снижения затрат на обслуживание и энергопотребления датчика. Лабораторные испытания для характеристики полимера и испытания на набухание и усадку полимера. Разработка устройств на базе Интернета вещей для регистрации и передачи данных, позволяющих осуществлять мониторинг в режиме реального времени.Разработка аналитики данных, включающей математические уравнения и алгоритм для определения кривой удержания воды в почве, ненасыщенной проницаемости и ненасыщенной прочности на сдвиг на основе данных мониторинга от разработанного интегрированного датчика. Анализ исторических климатических данных и прогнозируемых климатических данных в Казахстане также будет проводиться для включения эффекта изменения климата в аналитику данных. Лабораторные испытания индексных свойств, предела прочности при насыщенном и ненасыщенном сдвиге, кривой удержания воды и ненасыщенной проницаемости для искусственного грунта и ненарушенных грунтов из Казахстана. Разработка удобных для пользователя приложений и веб-сайта для автоматического распознавания ненасыщенных свойств грунта и фактических условий грунта.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Көп техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейтін және жылдам жауап беру уақыты бар жоғары сіңіру өлшеу диапазоны үшін біріктірілген сымсыз полимер негізіндегі сіңіру сенсорын әзірлеу. Жаңа сіңіру сенсоры жоғары сіңіру өлшеуін қамтамасыз ету және сенсорға техникалық қызмет көрсету құны мен қуат тұтынуды азайту үшін полимерді пайдалана отырып әзірленеді. Полимердің сипаттамасын және полимердің ісінуі мен шөгуін сынау үшін зертханалық сынақтар. Нақты уақыттағы бақылауды қамтамасыз ету үшін деректерді тіркеу және деректерді беру жүйесі үшін IoT негізіндегі құрылғыларды әзірлеу. Математикалық теңдеулер мен топырақтың су ұстау қисығын, қанықпаған өткізгіштік пен қанықпаған ығысу беріктігін анықтау алгоритмін қамтитын интеграцияланған датчиктен алынған мониторинг деректері негізінде деректер аналитикасын әзірлеу. Климаттың өзгеруінің әсерін деректерді талдауға енгізу үшін Қазақстандағы тарихи климаттық деректер мен болжамды климаттық деректерге талдау жүргізілетін болады. Қазақстанның жасанды топырақтары мен бұзылмаған топырақтары үшін индекстік қасиеттерді, қаныққан және қанықпаған ығысу беріктігін, суды ұстау қисығын және қанықпаған өткізгіштігін табуға арналған зертханалық сынаулар. Топырақтың қанықпаған қасиеттерін және нақты топырақ жағдайларын автоматты түрде тануға арналған пайдаланушыға ыңғайлы қолданбалар мен веб-сайтты әзірлеу.

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является разработка беспроводного полимерного датчика всасывания на основе Интернета вещей с большим диапазоном измерения всасывания, низкими требованиями к обслуживанию и быстрым временем отклика для измерения в режиме реального времени свойств ненасыщенной почвы с целью прогнозирования оползней под воздействием климатических условий, т. е. обильных снегопадов и осадков.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты - климаттық жағдайлардың, яғни қалың қар мен жауын-шашынның түсуі әсерінен көшкінді болжау үшін жоғары сіңіру өлшеу диапазоны, көп техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейтін және нақты уақыт режимінде қанықпаған топырақ қасиеттерін өлшеуге жылдам жауап беру уақыты бар IoT сымсыз полимер негізіндегі сіңіру сенсорын әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : Различные типы полимеров будут оценены при разработке нового встроенного датчика всасывания влаги, чтобы получить соответствующий тип полимера без какой-либо возможности распада при измерении всасывания. В этом проекте будет использоваться датчик давления с диапазоном измерения от -1 до 25 бар с точностью 0,01% от всего диапазона. Многоканальный датчик будет подключен к микроконтроллеру (например, ESP32, Arduino или Raspberry Pi) в качестве системы регистрации данных через соединение RS485, что позволяет осуществлять связь даже в средах с повышенным риском электромагнитных помех и на больших расстояниях. Различные математические модели и уравнения будут оцениваться для определения соответствующих моделей для установления кривой удержания воды из новых данных датчика. Будут разработаны удобные для пользователя приложения, позволяющие осуществлять мониторинг данных датчиков в реальном времени, а также автоматическую генерацию свойств ненасыщенной почвы. Этот проект также будет включать взаимосвязь между различной геометрией склона, свойствами почвы, климатическими условиями и коэффициентом безопасности в аналитике данных.

Методы исследования (на казахском) : Полимерлердің әртүрлі түрлері сорғышты өлшеу кезінде бұзылу мүмкіндігінсіз полимердің сәйкес түрін алу үшін жаңа интеграцияланған ылғал сіңіру сенсорын әзірлеу кезінде бағаланады. Бұл жобада өлшеу диапазоны -1 ден 25 барға дейінгі қысым датчигі барлық диапазонның 0,01% дәлдігімен қолданылады. Көп арналы сенсор микроконтроллерге (мысалы, ESP32, Arduino немесе Raspberry Pi) RS485 қосылымы арқылы деректерді тіркеу жүйесі ретінде қосылады, бұл тіпті электромагниттік кедергілердің жоғары қаупі бар орталарда және ұзақ қашықтықта байланысуға мүмкіндік береді. Жаңа сенсор деректерінен суды ұстап тұру қисығын орнату үшін сәйкес үлгілерді анықтау үшін әртүрлі математикалық модельдер мен теңдеулер бағаланады. Сенсор деректерін нақты уақыт режимінде бақылауға, сондай-ақ қанықпаған топырақ қасиеттерін автоматты түрде жасауға мүмкіндік беретін пайдаланушыға ыңғайлы қосымшалар әзірленетін болады. Бұл жоба сонымен қатар әртүрлі еңіс геометриялары, топырақ қасиеттері, климаттық жағдайлар және деректерді талдаудағы қауіпсіздік факторы арасындағы байланысты қамтиды.

Obtained results and novelty (in Russian) : В этом проекте будет разработан интегрированный датчик влажности-всасывания для минимизации энергопотребления и необходимого регистратора данных. Кроме того, будет разработан новый датчик измерения всасывания с использованием соответствующего типа полимера, чтобы избежать распада во время измерения всасывания и минимизировать затраты на техническое обслуживание. Новое измерение всасывания также позволит избежать проблем, связанных с кавитацией и ограничением измерения низкого всасывания. Новый регистратор данных будет разработан для обеспечения следующих преимуществ в новой системе: беспроводное соединение, низкое энергопотребление, высокая гибкость (при необходимости можно добавить дополнительный датчик), сбор данных в реальном времени о влажности почвы, всасывании, смещении и температуре. LoRaWan будет принят для беспроводного подключения каждого узла датчика/регистратора данных к шлюзу. Уровень оповещения и тревоги можно установить на основе данных мониторинга и результатов численного анализа. Этот проект предоставит математические уравнения и модели для прогнозирования оползня, включающие кривую удержания воды из данных датчиков.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Бұл жобада қуатты тұтынуды және қажетті деректерді тіркеу құралын азайту үшін біріктірілген ылғал сіңіргіш сенсор әзірленеді. Сонымен қатар, сіңіруді өлшеу кезінде ыдырауды болдырмау және техникалық қызмет көрсету құнын азайту үшін полимердің сәйкес түрін пайдалана отырып, жаңа сіңіру сенсорының өлшемі әзірленеді. Жаңа сіңіру өлшеуі сонымен қатар кавитацияға және төмен сору өлшемін шектеуге қатысты мәселелерді болдырмайды. Жаңа деректер тіркеушісі жаңа жүйеде келесі артықшылықтарды қамтамасыз ету үшін әзірленеді: сымсыз қосылым, төмен қуат тұтыну, жоғары икемділік (қажет болған кезде қосымша сенсорды қосуға болады), нақты уақытта топырақ ылғалдылығы туралы деректерді жинау, сіңіру, орын ауыстыру және температура. LoRaWan әрбір сенсор түйінін/деректер тіркеушісін шлюзге сымсыз қосу үшін қабылданады. Ескерту мен дабыл деңгейін бақылау деректері мен сандық талдау нәтижелері негізінде орнатуға болады. Бұл жоба датчиктердің деректерінен суды ұстап тұру қисығын қамтитын көшкіні болжау үшін математикалық теңдеулер мен модельдерді қамтамасыз етеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : В этом проекте будет разработан беспроводной полимерный датчик для минимизации энергопотребления и необходимого регистратора данных. Кроме того, будет разработан новый датчик измерения всасывания с использованием соответствующего типа полимера, чтобы избежать распада во время измерения всасывания и минимизировать затраты на техническое обслуживание. Новое измерение всасывания также позволит избежать проблем, связанных с кавитацией и ограничением измерения низкого всасывания. Новый регистратор данных будет разработан для обеспечения следующих преимуществ в новой системе: беспроводное соединение, низкое энергопотребление, высокая гибкость (при необходимости можно добавить дополнительный датчик), сбор данных в реальном времени о влажности почвы, всасывании, смещении и температуре. LoRaWan будет принят для беспроводного подключения каждого узла датчика/регистратора данных к шлюзу. Уровень оповещения и тревоги можно установить на основе данных мониторинга и результатов численного анализа. Идентификация в реальном времени свойств ненасыщенной почвы будет способствовать устойчивости города. Проблемы, связанные с геотехнической опасностью, могут быть минимизированы, а экономические потери можно будет избежать.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Бұл жобада қуат тұтынуды және қажетті деректер тіркеушісін азайту үшін сымсыз полимер сенсоры әзірленеді. Сонымен қатар, сіңіруді өлшеу кезінде деградацияны болдырмау және техникалық қызмет көрсету шығындарын азайту үшін полимердің сәйкес түрін пайдалана отырып, жаңа сіңіру өлшеу сенсоры әзірленеді. Жаңа сіңіру өлшемі сонымен қатар кавитацияға және сору өлшемінің төмен шектеулеріне байланысты проблемаларды болдырмайды. Жаңа деректерді тіркеу құрылғысы жаңа жүйеде келесі артықшылықтарды қамтамасыз ету үшін әзірленеді: сымсыз қосылым, төмен қуат тұтыну, жоғары икемділік (қажет болған жағдайда қосымша сенсорды қосуға болады), топырақ ылғалдылығы, сіңіру, орын ауыстыру және температура туралы нақты уақытта деректерді жинау . LoRaWan әрбір сенсорды/деректер тіркеуші түйінін шлюзге сымсыз қосу үшін қабылданады. Ескерту мен дабыл деңгейін бақылау деректері мен сандық талдау нәтижелері негізінде орнатуға болады. Қанықпаған топырақ қасиеттерін нақты уақыт режимінде анықтау қалалық тұрақтылыққа ықпал етеді. Геотехникалық қауіптермен байланысты проблемаларды барынша азайтуға және экономикалық шығындарды болдырмауға болады.

Level of implementation (in Russian) : Данный проект находится на уровне технологической готовности (TRL) № 3. После завершения задач проекта уровень технологической готовности должен соответствовать № 7.

Level of implementation (in Kazakh) : Бұл жоба Технологиялық дайындық деңгейінде (TRL) №3. Жоба тапсырмаларын орындағаннан кейін технологияның дайындық деңгейі №7 сәйкес болуы керек.

Efficiency (in Russian) : Сенсорная технология на основе Интернета вещей является многообещающей альтернативной технологией, позволяющей устранить недостатки традиционного тензиометра и автоматически генерировать кривую удержания воды, а также определять ненасыщенную проницаемость и ненасыщенную прочность на сдвиг с использованием синхронизированной по времени беспроводной связи и возможностей высокоточного многокомпонентного измерения.

Efficiency (in Kazakh) : IoT негізіндегі сенсор технологиясы дәстүрлі тензиометрдің кемшіліктерін жоюға және суды ұстап тұру қисығын автоматты түрде жасауға және қанықпаған өткізгіштік пен қанықпаған ығысу беріктігін анықтауға және уақытты синхрондалған сымсыз байланыс пен жоғары дәлдіктегі көп компонентті сенсор мүмкіндіктерін пайдалана отырып, перспективалы балама технология болып табылады.

Field of application (in Russian) : Механика ненасыщенных грунтов становится частью практики геотехнической инженерии, особенно в приложениях к чувствительным к влаге грунтам, таким как расширяющиеся и просадочные грунты, а также в геоэкологических приложениях. Необходимо определить свойства ненасыщенных грунтов для прогнозирования оползней, особенно в предвидении изменения климата. Разработанная система будет полезна инженерам-геотехникам, которым необходимо выполнять локальные или региональные анализы устойчивости склонов под воздействием изменения климата в мире и в Казахстане в частности. В прошлом в Казахстане произошло много оползней. Некоторые из них повторялись несколько раз в одном и том же районе горы в разные годы. Необходимо иметь надлежащие анализы устойчивости склонов, чтобы предотвратить возникновение тех же проблем в будущем. Разработанная система может обеспечить мониторинг в реальном времени кривой удержания воды, функции проницаемости и ненасыщенной прочности на сдвиг. Таким образом, склон может быть предотвращен от разрушения в экстремальных климатических условиях.

Field of application (in Kazakh) : Қанықпаған топырақ механикасы геотехникалық инженерия тәжірибесінің бір бөлігіне айналуда, әсіресе кеңейетін және шөгетін топырақтар сияқты ылғалға сезімтал топырақтарда және геоэкологиялық қолданбаларда орын алуда. Көшкіндерді болжау үшін қанықпаған топырақтардың қасиеттерін анықтау қажет, әсіресе климаттың өзгеруіне байланысты. Әзірленген жүйе әлемдегі және атап айтқанда Қазақстандағы климаттың өзгеруінің әсерінен еңіс тұрақтылығының жергілікті немесе аймақтық талдауын жүргізуді қажет ететін геотехникалық инженерлер үшін пайдалы болады. Қазақстанда бұрыннан бері бірнеше көшкін болып тұрады. Олардың кейбіреулері әр жылдары таудың бір аймағында бірнеше рет қайталанды. Болашақта осындай проблемалардың пайда болуын болдырмас үшін еңіс тұрақтылығын дұрыс талдау қажет. Әзірленген жүйе суды ұстап тұру қисығын, өткізгіштік функциясын және қанықпаған ығысу беріктігін нақты уақыт режимінде бақылауды қамтамасыз ете алады. Осылайша, еңістің төтенше климаттық жағдайларда құлауын болдырмауға болады.