В 2024 году герой нашей статьи Кирилл Усанов участвовал в Московской молодежной антарктической экспедиции — образовательном проекте, который проводит ГБУ «Лаборатория Путешествий». В этом проекте подростки не просто смотрят на пингвинов и лепят снежки. Они проходят серьезный предварительный отбор, учатся выживанию в суровых условиях, работе в команде, овладевают научными методами и отправляются в настоящую экспедицию, где применяют все это на практике.
Кирилл провел почти месяц недалеко от станции Новолазаревская, рядом с оазисом Ширмахера. В составе команды было 13 человек: школьники, студенты колледжей и взрослые — повара, медик, техник (Кирилл) и руководитель. Восьмерым ребятам поручили сбор проб воды, воздуха и других природных материалов по заданиям научных институтов.
Антарктида — это не просто минусовая температура. Это порывистый ветер до 30 м/с, круглосуточное солнце и полная автономия: если что-то сломается, «зайти в магазин за батарейками» не выйдет. Все оборудование должно было работать надежно, потреблять минимум энергии и быть простым в обслуживании.
Мощность источников энергии была ограничена, особенно в пасмурные дни, поэтому потребление приходилось держать под жестким контролем. При снижении напряжения система автоматики отключала неприоритетные потребители, оставляя только критически важные, прежде всего, отопление.
Жилой модуль представлял собой связку из четырех больших палаток, соединенных в единую конструкцию центральным коннектором. Внутри организовали все необходимое: две спальни (мужская и женская), кухня с инженерным отсеком и кают-компания, совмещенная с лабораторией. Размеры позволяли комфортно разместить команду, а также развести оборудование и рабочие зоны. Снаружи палатки закрепили длинными болтами, вмороженными в лед. Внутри прокинули электропроводку 24 В, смонтировали отопление и освещение.
Задача Кирилла — сконструировать, смонтировать и обслуживать всю инженерную инфраструктуру лагеря: электропитание от солнечных панелей и аккумуляторов, отопление дизельными обогревателями, освещение, автоматическое управление и мониторинг.
Дополнительные фото
Быт, ветер и пингвины
Работа с контроллерами, реле и датчиками — это, конечно, важно. Но Антарктида постоянно напоминала, что находишься не в лаборатории, а на краю света.
Ночевка под ветром
Однажды утром разбудил хлопок ткани — потолок палатки сложился прямо на кровати. Ветер разгулялся до 25 м/с, а палатка, несмотря на растяжки, начала терять форму. Пришлось экстренно укреплять лагерь, забивая в лед огромные болты, чтобы не улететь вместе со станцией.
Антарктида — как другая планета
Оазис Ширмахера, куда выходили участники экспедиции, оказался вовсе не заснеженной пустыней. Это участок Антарктиды с минимальным количеством снега, где открываются скалы, камни и ледниковые озера. В этих условиях выживают лишь самые устойчивые формы жизни — мхи, лишайники и редкие птицы. Всё это, в сочетании с тишиной, резкими перепадами рельефа и инопланетным ландшафтом, вызывало ощущение, будто команда оказалась не на Земле, а на другой планете.
Ледовая пещера и спелеология на выживание
Во время перехода к шельфовому леднику пришлось пройти через ледяную пещеру. В узком проходе один из участников застрял — пришлось вытаскивать всем отрядом. А потом лезли дальше — 20 метров боком по ледяной щели. Кошки на ботинках очень пригодились.
Пингвины только в зеркале
Пингвинов в районе лагеря не было — их колонии находились далеко. Но прозвище «пингвины» всё равно прижилось: из-за круглосуточного солнца и очков у всех на лице осталась белая зона загара в форме маски. Так участники стали называть себя «очковыми пингвинами».
Другие подробности о жизни в экспедиции можете узнать в разделе «Комсомолки». А сейчас позвольте перейти к техническому решению, которое обеспечило жизнедеятельность экспедиции.
Дополнительные фото
Что выбрали?
Для электроснабжения лагеря использовали напряжение 24 В постоянного тока. Почти все оборудование — от отопителей до зарядок телефонов — питалось напрямую от нее. Для научной аппаратуры, требующей напряжения 230 В переменного тока, использовали инвертор.
Генерация и хранение энергии
В качестве основного источника энергии использовали шесть солнечных панелей по 580 Вт (1×2 м каждая), подключенных к гибридному инвертору MUST PH18-3024 PRO. Этот инвертор выдавал одновременно 24 VDC и 230 VAC и заряжал аккумуляторы.
Энергию накапливали в четырех карбоновых аккумуляторах VRC 12B емкостью 200 А·ч каждый. Резервный генератор на 2 кВт взяли на случай затяжной облачности, но за всю экспедицию он так и не понадобился — полярный день и высокий уровень солнечной инсоляции обеспечили стабильную работу панелей.
Для мониторинга состояния аккумуляторов применили модуль WB-MAI6, который измерял напряжение на их клеммах. Параметры сети 230 В отслеживали через WB-MAP3E.
Отопление
Каждый из четырех модулей лагеря отапливался отдельным воздушным дизельным отопителем Планар 9ДМ-24. Эти устройства предназначены для обогрева кабины автомобилей, рассчитаны на электропитание 24 В для работы вентилятора и управляющей электроники. Управление отопителями реализовали через модули реле WB-MR6-LV, а текущую температуру отслеживали с помощью пяти Zigbee-датчиков (по одному на модуль и один уличный), подключенных к встроенному модулю в контроллере Wiren Board 8.
Освещение и бытовая нагрузка, датчики
Освещение сделали на светодиодных лентах, подключенных к диммерам WB-LED. Управление остальными электроприборами (вытяжка на кухне, розетки 24 В и т.д.) реализовали через WB-MR6-LV. Система безопасности включала датчик дыма с сухим контактом, напрямую подключенный к дискретному входу контроллера.
Контроллер и софт
За управление всей системой отвечал контроллер Wiren Board 8, на который дополнительно установили Sprut.Hub — в нем настроили всю логику автоматизации. В случае снижения напряжения на АКБ контроллер отключал неприоритетную нагрузку, оставляя питание только на критически важные узлы: отопление и освещение.
Для сбора статистики и визуализации применили Home Assistant, установленный на том же контроллере. Через него вели сбор данных с реле, датчиков температуры, напряжения и прочих устройств. Это позволило как отслеживать состояние системы в реальном времени, так и анализировать историю.
Дополнительные фото
Заключение
Автоматизированная система управления на базе Wiren Board обеспечила бесперебойную работу систем жизнеобеспечения Антарктической экспедиции. Контроллер управлял отоплением, освещением и всей бытовой нагрузкой, а логика автоматического отключения неприоритетных потребителей обеспечивала надежную работу даже при падении заряда аккумуляторов.
Датчики температуры и дыма следили за ключевыми параметрами безопасности, а система мониторинга вела подробную статистику — это помогало оперативно реагировать на отклонения и оптимизировать энергопотребление в режиме реального времени.
Проект стал наглядной демонстрацией того, как можно реализовать бесперебойное энергоснабжение в условиях полной изоляции от внешней инфраструктуры. Такой подход подходит не только для научных экспедиций, но и для полевых баз, автономных поселений, мобильных лабораторий и других объектов, где стабильность, энергоэффективность и прозрачность управления критичны.
А что вы думаете о проекте? Пишите в комментариях.
Приходите к нам на WBCE 2025 — выставка и конференция по автоматизации. Отчёты с прошлых выставок.
