Разработка ТУСУРа обеспечит онлайн-мониторинг систем контроля климатических условий в медицинских холодильниках

Проект «Монитор холода», в состав команды разработчиков которого вошёл ассистент кафедры ТУ, м. н. с. НИЛ «БЭМС РЭС» Артём Осинцев, получил высокую оценку экспертов конкурса научно-технологических проектов «Технологии умной клиники». Его организаторами выступили Сетевой медицинский ИТ-парк, СибГМУ, Центр инновационного развития Томской области, DI Group и администрация Томской области. К конкурсу допускались проекты с уровнем технологической готовности TRL 4 и выше.

Задача, которую помогает решить проект, — обеспечение онлайн-мониторинга системы контроля климатических условий в медицинских и промышленных холодильниках. В медицинских учреждениях и лабораториях существует серьёзная проблема с организацией контроля и учёта биологических объектов. Большинство холодильников, которые располагаются в лабораториях на данный момент, полуавтоматические. Это значит, что в случае неисправности холодильника или ошибок со стороны персонала нарушается температурный режим хранения и, как следствие, находящихся в холодильнике объектов, которые теряют свои свойства.

«Монитор холода» решает эту проблему следующим образом: данные с набора датчиков, расположенных в холодильнике, передаются в режиме реального времени на веб‑сервис, который содержит управляющую логику и средства мониторинга состояния холодильного оборудования, — рассказывает Артём Осинцев. — Выполнив авторизацию на главной странице веб-сервиса, пользователь переходит в панель управления с информацией о текущем состоянии всех клиентов и историей измерений температуры на заданном промежутке времени. Она оформлена в виде графиков и диаграмм. В случае нарушения температурного режима холодильника выполняется информирование ответственного лица выбранным способом оповещения (сообщение чат-бота, e-mail, смс-сообщение, push-уведомление), что позволяет в кратчайшие сроки предпринять необходимые меры по устранению неисправности и избежать порчи продукции в холодильном оборудовании».

Одна из особенностей проекта — применение имеющихся наработок в использовании моделей искусственных нейронных сетей (ИНС) в области интернета вещей (IoT), которые способны анализировать качественные характеристики работы холодильного оборудования.

«Актуальность и практическая значимость применения ИНС в проектах IoT высоко оценены экспертами мирового уровня, — отмечает Артём Осинцев. — Мой проект «AI project for IoT» по применению ИНС в проектах IoT победил среди участников из России в номинации AI Entusiast «AI Intel Global Impact Festival 2021». Использование ИНС позволяет эффективно решать ряд задач, в том числе связанных с прогнозированием поломок оборудования в будущем и разработкой устройств «цифровых двойников».

Аппаратное решение «Монитор холода» состоит из двух типов устройств: шлюз и клиент, спроектированных на базе распространенной DevKit ESP32 компании Espressif Systems. Все созданные устройства «Монитор холода» обмениваются данными по беспроводной технологии LPWAN, используя протокол LoRaWAN, что позволяет организовывать надёжную сеть устройств, расположенных в радиусе одного километра в условиях городской среды. Передатчики LoRa используют открытую полосу частот из реестра, утверждённого ГКРЧ, что является существенным преимуществом. Шлюз выполняет опрос клиентов и передачу данных на удалённый сервер посредством GSM модема либо Wi-Fi-сети.

Архитектура системы «Монитор холода» спроектирована таким образом, что она не требует вмешательства в работу блока управления холодильником, тем самым, не нарушая целостность оборудования, сохраняя гарантийное обслуживание. В случае необходимости клиент и шлюз можно перенести в другое помещение и обновить настройки устройства в служебном меню. Далее система автоматически синхронизируется с сервером и продолжит работу.

Система «Монитор холода» уже введена в эксплуатацию и больше года успешно функционирует в ТНИИКиФ ФГБУ СибФНКЦ ФМБА России. Оборудование установлено в различных холодильниках, расположенных в двух корпусах, в том числе в камерах шоковой заморозки. При этом данное решение весьма гибко может подстраиваться под различные кейсы. При установке оборудования можно задать верхнюю и нижнюю границы температур и контролировать соблюдение режима через веб-интерфейс, а также узнать длительность сбоя и период его исправления.

В настоящее время ведётся подготовка к апробации «Монитора холода» в цифровой поликлинике СибГМУ.