Создаём энергоэффективную систему визуального мониторинга морской акватории

Часть первая. Пролог.

Приветствую вас, друзья! Два последних месяца выдались насыщенными, а я человек впечатлительный, поэтому и решил взяться за этот пост. Начало истории уходит корнями в мой прошлый проект, о котором я рассказывал на этом ресурсе несколько лет назад (https://habr.com/ru/articles/803901/).

Тот опыт оказался по-настоящему ценным: путь вышел непростым, зато подарил массу полезных навыков и наглядно показал любому желающему, что авантюры и импульсивные решения никак не ведут к «успешному успеху». Если коротко, прошлая история меня ничему не научила, а потому появилась и эта!

Часть вторая. Вводная часть.

Чуть больше месяца назад я отправился в плановую командировку в Приморский край, на объект, где установлено моё предыдущее устройство. Кстати, будка работает исправно (дай Бог здоровья тем, кто о ней заботится, да и мне заодно). По словам руководства, своё предназначение устройство выполнило на 200 процентов.

Меня провезли по морским угодьям и показали всё, что необходимо защищать от браконьеров. Увидев это собственными глазами, я проникся романтикой морского труда (разумеется, её светлой стороной). Масштаб производства и будущие задачи я отметил для себя сразу (возможно, расскажу о них позже, если задуманное удастся воплотить).

У предприятия появился второй «огород», и там шла колоссальная работа по высадке малька на новую территорию. Охранялась она лишь периодическими патрулями, а это экономически невыгодно, особенно в нынешних условиях. Сколько ресурсов, денег и тяжёлого ежедневного труда вкладывают ребята в выращивание морских культур, и всё это остаётся без присмотра — я воспринял как личную трагедию!

Решение требовалось найти в кратчайшие сроки. Ребята просили помочь организовать визуальный контроль территории. Я понимал, что обычное видеонаблюдение здесь не сработает: за каждой камерой нужна своя пара глаз. А у каждой пары глаз есть ещё и пара рук, которых на производстве вечно не хватает. К тому же незачем отвлекать людей рутинным созерцанием морских волн!

Часть третья. План действий, выбор решения исходя из набитых шишек.

Пожалуй, каждый специалист решает технические задачи с опорой на собственный багаж навыков, и чем он объёмнее, тем мучительнее поиск верного пути! Требовалось найти решение, которое было бы и экономически оправданным, и технически эффективным, да ещё и не разорить дядю. Как обычно, всё осложняла местность: территория «огорода» тянется между двумя бухтами, а вокруг одни каменные уступы и скалы.

Любую сложную задачу легче одолеть, если разделить её на несколько более простых. Что же нужно сделать?

1. Обеспечить бесперебойное электропитание приборов.

2. Установить устройства визуального контроля и наладить их работу.

3. Организовать удалённый контроль и доставку тревожного сигнала заинтересованным лицам.

Казалось бы, всё просто, но каждый пункт — это отдельная история и целая система со своей логикой. Для первого пункта я остановился на солнечной генерации: с ветряками сложнее (да и опыта у меня в этом мало, хотя с солнечными панелями он тоже скромный). А мы поступаем так: если чего-то не знаем или не умеем — правильно, подгоняем факты под обстоятельства. Находим веский довод: «От ветрогенератора откажемся — это деньги на ветер!»

С видеонаблюдением проще: я проделывал это сотни раз — видеорегистратор в пылевлагозащищённом корпусе и доступ для заказчика через приложение производителя! Хорошо, а как передать тревожный сигнал? Хорошо бы ещё управлять системой генерации, понимать, когда мы балансируем на грани, а когда можем продавать электричество соседям. Словом, требуется система автоматизации — своего рода надстройка над всем остальным.

Вернувшись домой и как следует обдумав задачу, я осознал всю её глубину и поймал что-то вроде «панических атак». Они усиливались от понимания, что на всё про всё отведено меньше месяца: дальше зима, а запустить систему нужно в этом сезоне.

Часть четвёртая. Техническое решение.

Среди рыночных решений для охраны морской акватории компании предлагают за немалые деньги систему мониторинга: РЛС в паре со сдвоенной биспектральной камерой (тепловизор плюс поворотная камера). Проще говоря, принцип такой: радиолокационная станция «обнаруживает» нарушителя и разворачивает камеру на цель, обеспечивая визуальный контроль и отправляя тревожный сигнал на пункт наблюдения. Это дорогие решения для стратегических объектов, они требуют навыков эксплуатации, обслуживания и высокой квалификации персонала. Одним словом, нашему «Рыбцентру» они не подходят, там ещё и облысеть недолго (вокруг есть санитарная зона от излучения). К тому же одна биспектральная камера у нас осталась от прежних проектов.

Так зачем изобретать велосипед? Пойдём проторённой дорожкой. Систему автоматизации я построил на проекте с открытым исходным кодом (https://www.home-assistant.io/). Развернул её на мини-ПК с процессором N150, 16 ГБ ОЗУ и ускорителем (Hailo-8 M.2, 26 TOPS). Платформу выбрал за энергоэффективность: бороться предстоит за каждый сэкономленный ватт. Камер всего три — нужно же обеспечить охрану самой системы от «доходяг всяких»! Две камеры следят за подходами к оборудованию, а одна биспектральная (по сути две: тепловизор и поворотная камера) контролирует акваторию в любое время суток.

Система автоматизации поддерживает установку дополнений. Дополнение Frigate версии 18 (на момент реализации проекта) умеет классифицировать объекты в кадре (в моём случае это катер, человек, транспорт).

Несколько месяцев назад я создал для предприятия корпоративный мессенджер и систему ботов, взаимодействующих с локальными моделями ИИ (https://matrix.org/). Он заменил нам разнообразные заморские экстремистские решения, обладает схожим функционалом и реально помогает в работе. Именно его я и задействую для доставки тревожных сообщений, а также для передачи технических данных о работе системы.

Солнечная генерация состоит из четырёх панелей по 240 Вт каждая. Я спланировал два независимых солнечных поля: по две панели на отдельный контроллер (ради повышения надёжности). Всё это подключено к LiFePO₄-аккумулятору 12 В / 300 А·ч. Система на 12 вольт выбрана потому, что именно это напряжение нужно всем потребителям — кроме тепловизора и коммутатора (для них стоит DC/DC-преобразователь).

Вся начинка уместилась в два ящика, которые пришлось превратить во всепогодные: я установил вентиляторы для охлаждения и термокабель для обогрева, а также датчики температуры DS18B20 внутри ящиков и в корпусе установки — они нужны для работы системы терморегуляции, которая охлаждает и согревает оборудование.

Часть пятая. Выезд на место установки и импровизация.

На Дальнем Востоке расстояния превращаются в серьёзное испытание и для логистики, и для обычной жизни. Добрались мы с Божьей помощью. На месте пришлось импровизировать. Пока Сергей импровизировал (как бы пошло это ни звучало) над кронштейном для конструкции, я поколдовал над прожектором, которым нужно было управлять автоматически.

Внутри стоял радиомодуль: производитель предполагал управление с пульта. Замерив уровни сигналов, я заменил радиомодуль платой ESP32-WROOM. Антенну пришлось сменить на 2,4 ГГц, чтобы подключить прожектор к беспроводной сети нашего комплекса. Мощность этого фонарика — 600 Вт, а для энергоэффективной системы это очень много, поэтому включаем мы его периодически и только в тёмное время суток. Он неспешно поворачивается из крайнего левого положения в крайнее правое, освещая перед собой несколько километров морской глади и сводя с ума суда, случайно оказавшиеся не там, где следует.

«Господь шёл перед ними в столпе огненном, чтобы освещать их путь ночью» (Исх. 13:21).

Настала пора установки. Место мы подобрали заранее — на скале, в самой верхней точке, причём скала отвесная, высотой 75 метров. Края знатные, впечатлений хватило! Вся стройка легла на крепкие плечи Сергея: он спроектировал конструкцию и грамотно подготовил кронштейн для крепления оборудования. Разумеется, не обошлось без приятной осенней погоды: боковой дождь и порывы ветра до 20 м/с.

Часть шестая. Итоги работы.

Сейчас система запущена и работает в штатном режиме, но, скажу честно, что будет дальше — не знаю. Расчёт я вёл под нагрузку в 100 Вт. При ней суточный расход, по моим подсчётам, составит 2400 Вт·ч, при том что батарея (самая дорогая часть системы) способна отдать 3800 Вт·ч. Запас вроде бы есть, но совсем небольшой — около 1,5 суток без подзарядки. Пока температура положительная, мне удаётся снизить потребление до 50 Вт. Сегодня, 26.10.2026, в солнечный день панели выдают до 700–800 Вт. Этого хватает, чтобы зарядить систему к часу дня. Дальше до трёх часов можно продавать энергию соседям, после чего солнце клонится к закату. Зимой будет сложнее: придётся включать термокабель. Благодаря автоматизациям система следит за зарядом батареи и решает, когда включать нагрузки, а когда нет. При разряде она отключает сначала менее важные потребители, затем важные и переходит в режим выживания. О всех режимах работы я узнаю из мессенджера. Доступ к системе у меня тоже есть. Кстати, связь организована через направленную антенну по GSM-каналу.

Теперь о работе самой системы: биспектральная камера по предустановкам периодически перемещается от точки к точке, просматривая всю акваторию. Если в кадре появляется судно, его фото попадает в чат, где его видят заинтересованные лица, имеющие доступ к регистратору через приложение. В приложении можно в реальном времени оценить обстановку и просмотреть архив. Ночью, при достаточном запасе энергии, включается прожектор и освещает морской огород. Если же кто-то приблизится к оборудованию, человек точно так же окажется на фото в чате.

Источник