The object of research, development or design (in Russian) : Объект исследования: напряжённо-деформированное состояние бортов карьера, возникающее под влиянием природных и техногенных факторов, а также процессы смещения и деформации горных пород в приповерхностных слоях массива Объект разработки: волоконно-оптический датчик и измерительный модуль, предназначенные для регистрации смещений и деформаций бортов карьера на основе изменений оптических параметров при воздействии внешних механических усилий. Объект проектирования: прототип системы мониторинга устойчивости бортов карьера, включающий: - волоконно-оптический чувствительный элемент, - оптоэлектронный регистрирующий узел, - программно-аналитический модуль для обработки сигналов и оценки деформаций

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны: Табиғи және техногендік факторлардың әсерінен пайда болатын карьер борттарының кернеу-деформацияланған жай-күйі, сондай-ақ массивтің үстіңгі қабаттарында тау жыныстарының ығысу және деформациялану процестері Әзірлеу нысаны: сыртқы механикалық күштердің әсері кезінде оптикалық параметрлердің өзгеруі негізінде карьердің борттарының ығысуы мен деформацияларын тіркеуге арналған талшықты-оптикалық датчик және өлшеу модулі. Жобалау нысаны: мыналарды қамтитын карьер борттарының орнықтылығын мониторингілеу жүйесінің прототипі: - талшықты-оптикалық сезімтал элемент, - оптоэлектрондық тiркеу торабы, - сигналдарды өңдеуге және деформацияларды бағалауға арналған бағдарламалық-талдамалық модуль.

Aim of work (in Russian) : Создание физико-математического описания оптико-механических процессов и программно-аппаратного обеспечения на базе новых схемно-конструктивных решений и алгоритмов для усовершенствования методов контроля состояния горных пород, осуществляя неразрушающий контроль в режиме реального времени

Aim of work (in Kazakh) : Нақты уақыт режимінде бұзбайтын бақылауды жүзеге асыра отырып, тау жыныстарының жай-күйін бақылау әдістерін жетілдіру үшін жаңа схемалық-конструктивтік шешімдер мен алгоритмдер базасында оптикалық-механикалық процестердің және бағдарламалық-аппараттық қамтамасыз етудің физикалық-математикалық сипаттамасын жасау.

Методы исследования (на русском) : Анализ научно-технических решений проводится на основе международных баз данных Scopus, Web of Science, IEEE Xplore, ScienceDirect, Google Scholar, ResearchGate и MDPI, а также отчётов, стандартов и патентных материалов в области горнодобывающих и приборостроительных технологий. Для разработки физико-математической модели оптико-механических процессов применяются методы математического моделирования, теория упругости, вычислительная оптика и численные методы. Поведение световой волны при механическом воздействии описывается дифференциальными уравнениями, решаемыми методом конечных элементов. Рассеяние моделируется методом Релея, распространение света — численным решением уравнений Максвелла, что позволяет установить связь между напряжениями, деформациями и изменением оптических свойств волокна. Фазовые изменения регистрируются методом фазового сдвига. Моделирование выполняется в COMSOL Multiphysics с учётом конструктивных параметров волокна. Для анализа и численных экспериментов используется MATLAB, а схемно-конструктивные решения разрабатываются в AutoCAD. Созданная компьютерная модель позволяет прогнозировать работу датчика под различными нагрузками, оценивать чувствительность к микродеформациям и оптимизировать конструктивные решения для мониторинга устойчивости бортов карьера

Методы исследования (на казахском) : Ғылыми-техникалық шешімдерді талдау Scopus, Web of Science, IEEE Xplore, ScienceDirect, Google Scholar, ResearchGate және MDPI халықаралық дерекқорлары, сондай-ақ тау-кен және аспап жасау технологиялары саласындағы есептер, стандарттар және патенттік материалдар негізінде жүргізіледі. Оптикалық-механикалық процестердің физика-математикалық моделін әзірлеу үшін математикалық модельдеу әдістері, серпімділік теориясы, есептеу оптикасы және сандық әдістер қолданылады. Механикалық әсер ету кезіндегі жарық толқынының мінез-құлқы түпкі элементтер әдісімен шешілетін сараланған теңдеулермен сипатталады. Шашырау Релей әдісімен, жарықтың таралуы - кернеулер, деформациялар және талшықтың оптикалық қасиеттерінің өзгеруі арасында байланыс орнатуға мүмкіндік беретін Максвелл теңдеулерінің сандық шешімімен модельденеді. Фазалық өзгерістер фазалық жылжыту әдісімен тіркеледі. Модельдеу талшықтың құрылымдық параметрлерін ескере отырып, COMSOL Multiphysics бағдарламасында орындалады. Талдау және сандық эксперименттер үшін MATLAB пайдаланылады, ал схемалық-конструктивтік шешімдер AutoCAD-та әзірленеді. Жасалған компьютерлік модель түрлі жүктемелер астында датчиктің жұмысын болжауға, микродеформацияларға сезімталдықты бағалауға және карьер борттарының орнықтылығын мониторингілеу үшін конструктивті шешімдерді оңтайландыруға мүмкіндік береді

Obtained results and novelty (in Russian) : Проведен аналитический обзор существующих научно-технических решений и имеющихся разработок по теме проекта с целью уточнения объекта, предмета и направления дальнейших исследований. Созданы новые физико-математические модели оптико-механических процессов, направленных на описание взаимодействия световых волн внутри оптического волокна во взаимодействии с внешними механическими изменениями. Создана компьютерная модель для оценки оптико-механических процессов работы волоконно-оптического датчика для реализации численных экспериментов

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Объектіні, нысананы нақтылау және одан әрі зерттеулерді бағыттау мақсатында жобаның тақырыбы бойынша қолда бар ғылыми-техникалық шешімдерге және қолда бар әзірлемелерге талдамалық шолу жүргізілді. Сыртқы механикалық өзгерістермен өзара іс-қимылда оптикалық талшық ішіндегі жарық толқындарының өзара іс-қимылын сипаттауға бағытталған оптикалық-механикалық процестердің жаңа физика-математикалық модельдері жасалды. Сандық эксперименттерді іске асыру үшін талшықты-оптикалық датчиктер жұмысының оптикалық-механикалық процестерін бағалау үшін компьютерлік модель жасалды

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : 1. Конструктивные показатели Тип чувствительного элемента: волоконно-оптический датчик, фиксирующий изменение оптических параметров при механическом воздействии. Тип волокна: одномодовое кварцевое, Ø125 мкм. Длина чувствительного участка: 10–50 м. Диапазон деформаций: 10⁻⁶–10⁻³. Смещения: 0,1–20 мм. Рабочая температура: −30…+50 °C. Степень защиты: IP65–IP67. Частота опроса: 1–100 Гц. Состав: чувствительный элемент, оптоэлектронный модуль, соединительные кабели, защитные элементы и модуль передачи данных. 2. Функциональные показатели Режим работы: непрерывный мониторинг деформаций в реальном времени. Погрешность: ±3–5 %. Дальность передачи сигнала: до 5 км. Формат данных: цифровой поток для обработки в аналитическом модуле. ПО: расчёт деформаций, фильтрация шумов, визуализация и анализ динамики. 3. Технико-экономические показатели Стоимость разработки прототипа: 300 000–600 000 тг. Стоимость одной точки мониторинга: 500 000–900 000 тг. Срок службы: не менее 5 лет. Эксплуатационные расходы: 50 000–80 000 тг в год. Экономический эффект: предотвращение аварий, снижение простоев техники, уменьшение затрат на геомеханический контроль, выявление критических деформаций на ранних стадиях. Преимущества: высокая чувствительность, непрерывность измерений, устойчивость к климатическим воздействиям, отсутствие необходимости присутствия персонала в зоне риска.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : 1, Құрылымдық көрсеткіштер Сезімтал элементтің түрі: механикалық әсер ету кезінде оптикалық параметрлердің өзгеруін тіркейтін талшықты-оптикалық датчик. Талшық түрі: бір модолы кварцты, Ø125 мкм. Сезімтал учаскенің ұзындығы: 10-50 м. Деформация диапазоны: 10 ⁻⁶ -10 ⁻ ³. Орын ауыстырулар: 0,1-20 мм. Жұмыс температурасы: -30...+50 °C. Қорғау дәрежесі: IP65-IP67. Сауалнама жиілігі: 1-100 Гц. Құрамы: сезімтал элемент, оптоэлектрондық модуль, қосқыш кабельдер, қорғау элементтері және деректерді беру модулі. 2, Функционалдық көрсеткіштер Жұмыс тәртібі: нақты уақыттағы деформацияның үздіксіз мониторингі. Қателік: 3-5% ±. Сигнал беру қашықтығы: 5 км. дейін Деректер пішімі: талдау модулінде өңдеу үшін сандық ағын. Бағдарламалық қамтамасыз ету: деформацияларды есептеу, шуды сүзу, визуализация және динамиканы талдау. 3, Техникалық-экономикалық көрсеткіштер Прототипті әзірлеу құны: 300 000-600 000 тг. Бір мониторинг нүктесінің құны: 500 000-900 000 тг. Қызмет мерзімі: кемінде 5 жыл. Пайдалану шығындары: жылына 50 000-80 000 тг. Экономикалық тиiмдiлiк: авариялардың алдын алу, техниканың тоқтап қалуын азайту, геомеханикалық бақылауға жұмсалатын шығындарды азайту, бастапқы кезеңдерде дағдарысты деформацияларды анықтау. Артықшылықтары: жоғары сезімталдық, өлшемдердің үздіксіздігі, климаттық әсерлерге төзімділік, тәуекел аймағында персоналдың болу қажеттілігінің болмауы.

Level of implementation (in Russian) : На текущем этапе проект находится в стадии научно-исследовательских работ. Внедрение разработанного решения пока не осуществлялось, поскольку прототип волоконно-оптического датчика и сопутствующие модели находятся в процессе разработки, испытаний и оптимизации.

Level of implementation (in Kazakh) : Ағымдағы кезеңде жоба ғылыми-зерттеу жұмыстар сатысында. Талшықты-оптикалық датчиктің прототипі мен ілеспе модельдер әзірлеу, сынау және оңтайландыру процесінде болғандықтан әзірленген шешімді енгізу әлі жүзеге асырылмаған.

Efficiency (in Russian) : Реализация проекта обеспечивает повышение уровня промышленной безопасности на горнодобывающих предприятиях за счёт создания научно обоснованного прототипа волоконно-оптического датчика для непрерывного контроля устойчивости бортов карьера. Разработанные физико-математическая и компьютерная модели позволят выявлять критические деформации на ранних стадиях, что снижает риск обрушений, уменьшает вероятность аварийных простоев и минимизирует необходимость присутствия персонала в опасных зонах. Проект формирует новые научные результаты в области оптико-механических взаимодействий и способствует развитию отечественных технологий мониторинга геотехнических объектов. Полученные решения могут быть масштабированы и применены на других разрезах и опасных производственных сооружениях, что повышает общую эффективность отрасли и укрепляет научно-технический потенциал Казахстана.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаны іске асыру карьер борттарының орнықтылығын үздіксіз бақылау үшін талшықты-оптикалық датчиктің ғылыми негізделген прототипін жасау есебінен тау-кен өндіру кәсіпорындарында өнеркәсіптік қауіпсіздік деңгейін арттыруды қамтамасыз етеді. Әзірленген физика-математикалық және компьютерлік модельдер ерте сатыларда күрделі деформацияларды анықтауға мүмкіндік береді, бұл опырылу қаупін азайтады, авариялық тұрып қалу ықтималдығын азайтады және қауіпті аймақтарда персоналдың болу қажеттілігін азайтады. Жоба оптикалық-механикалық өзара іс-қимыл саласындағы жаңа ғылыми нәтижелерді қалыптастырады және геотехникалық объектілер мониторингінің отандық технологияларын дамытуға ықпал етеді. Алынған шешімдер масштабталуы және басқа разрездер мен қауіпті өндірістік құрылыстарда қолданылуы мүмкін, бұл саланың жалпы тиімділігін арттырады және Қазақстанның ғылыми-техникалық әлеуетін нығайтады

Field of application (in Russian) : Разрабатываемый прототип волоконно-оптического датчика для контроля устойчивости бортов карьера предназначен для применения в следующих областях: 1. Горнодобывающая промышленность: оперативный и долгосрочный мониторинг состояния бортов действующих и разрабатываемых карьеров; контроль деформаций откосов при взрывных работах; наблюдение за стабильностью склонов в условиях интенсивной добычи. 2. Геотехнический мониторинг: наблюдение за напряжённо-деформированным состоянием геологических массивов; применение в инженерно-геологических изысканиях при проектировании и эксплуатации горных объектов; контроль опасных участков с риском оползней и смещений. 3. Промышленная безопасность: автоматизированные системы предупреждения аварий и обрушений; мониторинг зон повышенной опасности без присутствия персонала. 4. Инфраструктурные объекты: контроль устойчивости откосов при строительстве дорог, тоннелей и гидротехнических сооружений; интеграция в системы мониторинга склонов и насыпей. 5. Научно-исследовательская деятельность: лабораторные исследования оптико-механических процессов в горных породах; отработка алгоритмов обработки оптических сигналов и моделирования деформаций; образовательная деятельность в области фотоники, геомеханики и инженерной диагностики.

Field of application (in Kazakh) : Карьер борттарының орнықтылығын бақылау үшін талшықты-оптикалық датчиктің әзірленетін прототипі мынадай салаларда қолдануға арналған: 1. Тау-кен өндіру өнеркәсібі: жұмыс істеп тұрған және әзірленіп жатқан карьерлер борттарының жай-күйінің жедел және ұзақ мерзімді мониторингі; жарылыс жұмыстары кезінде еңістердің деформациясын бақылау; қарқынды өндіру жағдайларында беткейлердің тұрақтылығын бақылау. 2. Геотехникалық мониторинг: геологиялық алқаптардың кернеу-деформацияланған жай-күйін бақылау; тау-кен объектілерін жобалау және пайдалану кезінде инженерлік-геологиялық ізденістерде қолдану; көшкін және ығысу қаупі бар қауіпті учаскелерді бақылау. 3. Өнеркәсіптік қауіпсіздік: авариялар мен қираулардың алдын алудың автоматтандырылған жүйелері; персоналдың қатысуынсыз қауіптілігі жоғары аймақтардың мониторингі. 4. Инфрақұрылымдық объектілер: жолдар, тоннельдер және гидротехникалық құрылыстар салу кезінде еңістердің орнықтылығын бақылау; беткейлер мен үйінділердің мониторингі жүйелеріне интеграциялау. 5. Ғылыми-зерттеу қызметі: тау жыныстарындағы оптикалық-механикалық процестерді зертханалық зерттеу; оптикалық сигналдарды өңдеу және деформацияларды модельдеу алгоритмдерін пысықтау; фотоника, геомеханика және инженерлік диагностика саласындағы білім беру қызметі.