Науката е пътят, по който мечтите се превръщат в технологии, убеден е доц. Мартин Ралчев

Доц. д-р инж. Мартин Ралчев работи в Института по роботика към Българската академия на науките. Научната му дейност е насочена към електроенергетика, роботика, мехатроника, интелигентни мултисензорни системи и приложни инженерни науки. В края на миналата година той бе удостоен с наградата „Питагор“ на Министерството на образованието и науката в категорията „Млад учен“ в областта на природните и инженерните науки, а през 2024 г. получава и наградата „Еврика“ в категорията „Млад изобретател“. Завършил е Техническия университет – София, с професионална квалификация „Електроинженер“. Има 38 публикации, реферирани в Scopus и Web of Science, както и 62 цитирания. Носител е на награда от XVIII национална младежка научно-практическа конференция на ФНТС (2021 г.), награда от конкурса „Предприемачи в науката 2021“, както и на най-престижната награда на БАН за млад учен до 30-годишна възраст – „Иван Евстратиев Гешов“ (2023 г.).

„Приемам наградата „Питагор“ като признание за изследователската ми работа и оценка за усилията на екипа, с който имам привилегията да работя – казва младият учен. – За мен наградата не е крайна цел, а силен мотивиращ фактор да продължа своите търсения. За мен науката е пътят, по който мечтите се превръщат в технологии, а технологиите – в сигурност и бъдеще.“

Научната и проектна дейност на доц. Ралчев е насочена към разработването на автономни роботизирани системи, мултисензорни платформи и интелигентни инженерни решения, предназначени за критичната инфраструктура и високотехнологични приложения.

Основен акцент в момента е

участието му в ключовия за Европейския съюз проект „Квазар“ за квантова комуникация, интелигентни системи за сигурност и управление на риска

с ръководител акад. Чавдар Руменин. Това е стратегическа инициатива, свързваща квантовите технологии с модерни подходи за анализ, мониторинг и защита на инфраструктурни обекти. В рамките на Проекта доц. Ралчев работи по интегрирането на роботизирани и сензорни системи с квантови комуникационни решения за изграждане на устойчива и надеждна среда. Разработва и чувствителни сензори и интелигентни измервателни устройства, които намират приложение в индустриалната автоматизация, навигационните системи, медицинските технологии, както и в комплексни роботизирани платформи.

Тези разработки допринасят за създаването на многокомпонентни сензорни архитектури за съвременните системи за сигурност, автономност и ситуационна осведоменост. Част от получените резултати са защитени с престижни публикации и патенти.

„В своята научна работа се стремя да съчетавам фундаменталните изследвания с приложната насоченост – казва младият учен. – Вярвам, че истинският принос на една научна разработка се измерва с реалното ѝ въздействие, възможността да подобри процеси, да създаде безопасни и ефективни решения. Искам да благодаря на научните си ръководители акад. Чавдар Руменин и проф. Сия Лозанова, които през годините са ми давали насока, доверие и възможност да израствам като учен, както и на директора на Института проф. Август Иванов, с когото споделяме отговорността, удоволствието да развиваме българската роботика.“

През двете години след получаването на наградата „Еврика“ доц. Ралчев

и екипът, с който работи, успяват значително да надградят постигнатото, като разработват безжични модули към мултисензорните системи. Това създава възможност те да бъдат внедрявани в критичната инфраструктура. В този период е осъществен важен преход – от лабораторна разработка към реални обекти и инженерни съоръжения, които учените изследват на място. Внедряването на сензорни технологии им позволява да наблюдават процеси в реална среда и да анализират с висока точност слабо проучени до момента явления, установени първоначално в лабораторни условия.

Пример за такова явление е генерацията на микро- и наночастици – процес, който е ключов за проекта „Квазар“, но все още остава недостатъчно познат. Първоначалните разработки по темата започват преди 6 години, а към момента са създадени устройства, които измерват количеството на частиците, определят техния размер и дават ясна информация за състоянието на изследваното инженерно съоръжение. Установено е, че тези частици могат да бъдат генерирани вследствие на вибрации или в резултат на предразрушителни и разрушителни процеси, протичащи в елементи на критичната инфраструктура.

„Под критична инфраструктура се разбират язовирни стени, виадукти, мостови конструкции, минни галерии – уточнява младият учен. – В сектора електроенергетика засягаме ПАВЕЦ, ВЕЦ, ТЕЦ и АЕЦ. Това са стратегически компоненти и трябва да се направи възможното да се избегнат нежелани разрушителни процеси. Не може да отчитаме всяко вълнение в конструкцията. Един такъв обект не е жив организъм, но с този сензор локализираме „сърдечния ритъм“ на съоръжението. Когато има вибрации, пукнатини, когато има някакво несъответствие в конструкцията, всичко това пристига при нас като информация. Много се надявам наш партньор да бъде държавата, тъй като критичната инфраструктура засяга основно сигурността на страната.“

Учените са извършвали експериментални измервания на вибрациите на мостови конструкции в страната,

предизвикани от динамичното натоварване – тирове и камиони с голяма маса. В рамките на експериментални изследвания е анализирана приложимостта на подхода „изследване на нехомогенни структури със сензори за наночастици“, като получените резултати потвърждават ефективността на метода.

Предвижда се тестовете да бъдат провеждани в период от една година, тъй като е необходимо системно наблюдение на влиянието на температурните вариации през всички сезони. Върху функционирането и точността на тези сензори въздействат множество фактори, поради което пред изследователите стои задачата да разработят механизми за тяхното компенсиране и неутрализиране. Целта е да се гарантира максимална достоверност на измерванията.

Към момента доц. Ралчев и екипът му провеждат тестове със сензор, разработван по проекта „Квазар“, като данните се наблюдават дистанционно чрез онлайн платформа. Паралелно с това се провеждат контролирани изпитвания в Лабораторията по високи хидростатични и едноосни деформации. При пътуванията си доц. Ралчев използва и мобилен вариант на системата – сензорен модул с приставка тип вендуза, който позволява временно позициониране върху различни инженерни конструкции и събиране на данни.

„Виадуктите край Витиня, по автомагистрала „Хемус“, са изключително впечатляващи – подчертава младият учен. – Преди повече от 50 години строителите са създали нещо наистина уникално. Измерванията са напълно неинвазивни – не се пробива, не се дупчи и по никакъв начин не се нарушава конструкцията. Поставям вендузата върху повърхността на съоръжението и започвам да следя натоварването в реално време. Случвало ми се е да прекарам часове под съоръжението, анализирайки регистрираните частици и промените в сигнала. Най-силен интерес за мен представляват носещите колони – именно те са ключът към устойчивостта на конструкцията.“

За да разширят практическото приложение на разработките си,

учените от Института по роботика трябва да работят съвместно с Националната електрическа компания и АЕЦ „Козлодуй“ и сензорните технологии да бъдат внедрени и в техни обекти. За да се стигне до напълно готово изделие обаче, е необходима още около година работа. Целта е да се създаде надежден сензорен модул, който да не изисква честа профилактика, тъй като при инсталиране на десетки сензори в различни обекти в страната няма възможност те да бъдат обслужвани постоянно. В момента екипът работи по окончателното техническо оформяне на решението, като се тестват три различни варианта, за да се определи най-ефективният. Първият предвижда външно захранване чрез соларни панели, но този подход не е приложим.

Водят се разговори и с представители на държавни железопътни превозвачи с цел внедряване на тези сензори и при тях. Те поддържат голям брой мостови съоръжения, което налага ефективен мониторинг на конструктивното им състояние.

Измервателните тестови компоненти се произвеждат в Китай, където има добре развита технологична база. Това позволява на екипа да договори конкурентна цена и бърза изработка. Ако подобен процес трябва да се организира изцяло в България, стойността би била значително по-висока. Основният проблем е, че местните фирми обикновено искат минимална поръчка от поне 100 броя. В началния етап обаче учените се нуждаят от малка бройка, тъй като искат първо да проведат тестове, да открият и коригират евентуални пропуски и едва след това да преминат към серийно производство. Екипът планира да започне по този модел, като ежедневно проучва бази и в Европа за производство на измервателните устройства.

„В момента планираме поръчка на пет устройства, за да успеем да ги настроим и да бъдат готови за внедряване – казва доц. Ралчев. – Моя мечта е да имаме пет работещи обекта, от които да снемаме информация в реално време, да я анализираме и да верифицираме метода за измерване.“

В една стена на по-малък язовир би било достатъчно едно подобно устройство. В по-големите ще са необходими на пет линейни метра по едно. За стандартна стена като тази на езерото в Панчарево, която е около 300 метра, трябва да се сложи по едно устройство на всеки 5 – 7 линейни метра. В язовирите устройствата се слагат на най-критичните ключови точки, които се посочват от компетентен конструктор.