Содержание

Электроснабжеие горных предприятий

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ (а. power supply of mines; н. Stromversorgung der Bergbaubetriebe; ф. approvisionnement en energie electrique des entreprises minieres, alimentation electrique des entreprises minieres; и. suministro de energia electrica de minas) — обеспечение электрооборудования горных предприятий электрической энергией.

Первое промышленное внедрение электроэнергии на горных предприятиях для сигнализации, связи и стационарного освещения относится к 80-90-м гг. 19 в. Вместе с тем только на базе электрификации стало возможным повысить уровень энерговооружённости горных машин, необходимый для эффективного ведения горных работ. В 1885-1906 в Германии составляются правила изготовления взрывозащищённого электрооборудования (сохранившиеся в своей основе и ставшие прототипом современных правил), начинается его применение на газовых шахтах. На рубеже веков в горных машинах преимущественно использовался электропривод постоянного тока.

Начало 20 века характеризуется применением электропривода на основе трёхфазного переменного тока. В этот период созданы электродвигатели, пусковая аппаратура, кабели. В 20-40-е гг. создаётся более совершенная пусковая аппаратура, внедряется дистанционное управление. В 50-х гг. происходит коренной технический переворот в электроснабжении горных предприятий: выпускаются взрывобезопасные трансформаторы, высоковольтные выключатели с безмасляным гашением дуги, пускатели с искробезопасными цепями управления. Рост мощности горного оборудования вызвал необходимость перехода на более высокое напряжение, внедрения передвижных подстанций, негорючих экранированных кабелей, переключательных пунктов, системы опережающего отключения и автоматической газовой защиты.

Установленная мощность современных шахт в зависимости от их производственной мощности, глубины залегания пластов или рудных тел, размеров шахтного поля, водообильности, уровня механизации, автоматизации и др. факторов достигает десятков MBA.

В связи с этим структура системы электроснабжения горных предприятий включает несколько блоков, имеющих свою специфику в части технической реализации, технических характеристик и исполнения электрооборудования. По этому принципу можно выделить системы: внешнего электроснабжения, электроснабжения потребителей поверхности, электроснабжения подземных горных работ напряжением выше 1 кВ, стационарных и полустационарных установок, а также участков, которые могут питаться от главной понизительной подстанции (ГПП) по скважинам, штольням или от центральной подземной подстанции (ЦПП). Электроснабжение горных предприятий может осуществляться от энергосистем; автономных источников питания; собственных электростанций, связанных с энергосистемой.

Под системой внешнего электроснабжения понимают комплекс технических устройств, обеспечивающих передачу электроэнергии от источника питания до приёмных подстанций горном предприятия, включающих подстанции глубокого ввода (ПГВ) и линий электропередач, а от них до ГПП.

Ввод на ПГВ может осуществляться напряжением 35, 110, 150, 220 кВ, а на ГПП (в зависимости от условий) — от 6 до 220 кВ. Проектируют системы электроснабжения горных предприятий в соответствии с классификацией электропотребителей по надёжности электроснабжения. По характеру ущерба, который может быть нанесён горному предприятию из-за перерывов в электроснабжении, все потребители электроэнергии делятся на 3 категории (I, II, III). Электроснабжение горных предприятий осуществляют не менее чем по двум линиям от двух независимых источников питания (независимо от величины напряжения). Все питающие линии электропередач должны находиться под нагрузкой.

ГПП, входящие в систему электроснабжения горных предприятий, представляют собой, как правило, распределительно-трансформаторную подстанцию, в которой устанавливают 2 трансформатора (рис. 1).

Мощность каждого из них обеспечивает 100%-ную нагрузку, или при аварийном отключении одного из трансформаторов оставшийся обеспечивает питание потребителей I категории и основных потребителей II категории на время ликвидации аварии.

Схемы и конструкции ГПП разнообразны. Независимо от района расположения предусматриваются открытые распредустройства (ОРУ) на напряжение 35-220 кВ с наружной установкой силовых трансформаторов и закрытые распредустройства (ЗРУ) на напряжение 6-10 кВ. Схемы электрических соединений подстанций выбирают исходя из нагрузки предприятия, схемы и прилегающих сетей энергосистемы, количества и мощности силовых трансформаторов и линий, требуемой степени надёжности электроснабжения, уровня токов короткого замыкания, электрооборудования необходимых параметров и надёжности. Схемы первичных соединений ГПП могут выполняться с выключателями на стороне 35-220 кВ. Однако на современных горных предприятиях наибольшее распространение получили упрощённые схемы ОРУ на 35-220 кВ, основанные на “блочном принципе”. На таких ГПП отсутствуют сборные шины ОРУ на 35-220 кВ, а трансформаторы питаются по схеме блок “линия — трансформатор”. Схемы ОРУ с короткозамыкателями и отделителями применяют на ГПП с трансформаторами мощностью 10 000 кВА и выше.

Каждый трансформатор питается по отдельной радиальной линии 35-220 кВ, присоединённой к шинам подстанции энергосистемы через выключатель или к магистральной воздушной линии. Отделитель в этом случае предназначен для отключения только повреждённого трансформатора.

При необходимости иметь на ГПП несколько вторичных напряжений (например, 35 и 10 кВ) на карьерах (разрезах) устанавливают трёхобмоточные трансформаторы и выполняют раздельные РУ. На шахтах, в силу специфики подземных условий, установка трёхобмоточных или разделительных трансформаторов обязательна. При выборе местоположения ГПП на генплане предприятия обеспечивается возможность удобных заходов и выходов линий электропередач всех напряжений, зона ГПП и трасса воздушной линии выбирается с учётом розы ветров, характера и концентрации выделяемой угольной пыли, зоны её оседания.

При строительстве и, особенно, реконструкции шахт в целях экономии земельных отводов используются двухъярусные (двухэтажные) подстанции, в которых на первом этаже располагаются ЗРУ 6-10 кВ, статические конденсаторы, трансформатор собственных нужд, панели защиты и автоматики, служебные помещения, а на втором ярусе (этаже) — открытое распредустройство 35-220 кВ.

Понизительные трансформаторы устанавливают рядом на специально спланированной площадке.

В качестве подстанций глубокого ввода напряжения 35-220 кВ могут применяться комплектные трансформаторные подстанции (типа КТП-35 и КТП-110) с одним или двумя трансформаторами. Комплектные подстанции устанавливают при ограниченном времени использования, а также в случаях, когда в процессе эксплуатации целесообразна их переноска. Когда время работы подстанции на одном месте (электроснабжение через скважины, питание во время строительства) не превышает 1-3 (5) лет и возникает необходимость её перемещения, предусматривают передвижные подстанции на напряжение 6-10/0,4; 0,23 кВ, смонтированные на салазках. На подстанциях применяют комплексные распредустройства (КРУ). Для ответственных установок или узлов нагрузки рекомендуется использовать КРУ с выкатными выключателями, а при простых схемах коммутации и на временных электроустановках — КРУ типа KCO. На присоединениях малой и средней мощности неответственных потребителей при напряжении 6-10 кВ применяют выключатели нагрузки в комплекте с предохранителями, когда их параметры удовлетворяют режимам работы установки.

Для обеспечения необходимого резервирования подземных электроустановок, вентиляторов главного проветривания, людских и грузолюдских подъёмных установок в распредустройствах 6-10 кВ предусматриваются резервные КРУ.

Электроснабжение подземных горных работ обусловлено горно-геологическими условиями разработки, технологией работ, метанообильностью, запылённостью и повышенной влажностью в горных выработках. Наиболее мощные потребители электроэнергии в подземных выработках шахт, разрабатывающих пологие и наклонные пласты, — водоотливные установки, очистные механизированные комплексы, проходческие комбайны, породопогрузочные машины, электровозный и конвейерный транспорт. Суммарная установленная мощность современных участков 800-1200 кВт. Наиболее распространённый способ питания участков — через ствол. В целях повышения уровня безопасности осуществляют обособленное питание электроприёмников шахт от поверхностных сетей. Схемы обособленного питания выполняются на базе трёхобмоточных трансформаторов ТДТНШ, двухобмоточных с расщеплённой обмоткой низшего напряжения ТРДН и разделительных трансформаторов напряжением 6/6 кВ.

Система электроснабжения шахт большой производственной мощности при фланговом расположении вентиляционных стволов строится на основе 2 ГПП с обособленным питанием от трёхобмоточных трансформаторов или трансформаторов с расщеплённой вторичной обмоткой. При питании подземных участков через скважины при напряжении 0,66 кВ понизительные трансформаторы устанавливают возле каждой скважины и, следовательно, разделение сетей происходит автоматически.

В ЦПП, как и на ГПП, для обеспечения надёжности электроснабжения применяют секционированную систему шин. От ЦПП электроэнергия по кабельным линиям передаётся к участковым подстанциям (при незначительном удалении фронта очистных и подготовительных работ от околоствольного двора) или к распределительным подземным пунктам РПП 6 (10) кВ (при значительном удалении работ). Если работы ведутся на несколько горизонтах, то на основном из них сооружают ЦПП, а на остальных — ЦРП.

При питании подземных электропотребителей через скважины или шурфы возможны 2 варианта построения системы электроснабжения горных предприятий — на напряжение до 1200 В и 6-10 кВ. В первом случае на поверхности у скважины устанавливается передвижной трансформаторный киоск или передвижная КТП. От секций шин ГПП электроэнергия подаётся по воздушной линии. Во втором случае электроэнергия напряжением 6-10 кВ от шин ГПП подводится по воздушной линии к скважине или шурфу; в подземных выработках напряжение трансформируется. Распределение и преобразование электроэнергии в подземных выработках осуществляется стационарными и передвижными подстанциями: ЦПП, РПП, участковыми стационарными и передвижными. Основным оборудованием подземных подстанций являются КРУ, силовые трансформаторы, преобразовательные агрегаты, коммутационная аппаратура напряжением до 1 кВ. КРУ предназначены для распределения электроэнергии напряжением 6-10 кВ, а также защиты сетей и управления электроприёмниками напряжением выше 1 кВ. На рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли, применяются КРУ в нормальном (ВЯП-6) или в рудничном (КРУРН-10) исполнении. В шахтах, опасных по газу или пыли, в эксплуатации находятся КРУ РВД-6 (исполнение РП), ЯВ-6400 и КРУВ-6 с электромагнитным выключателем.

Для питания очистных и подготовительных участков применяются передвижные трансформаторные подстанции ТСВП (ТСВЭ), а для пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, — подстанции типа ТСВП-160/6-КП и ТСВП-400/6-КП. Для зарядки аккумуляторных батарей электровозов используют зарядные устройства типа ЗУК и УЗА, а для питания контактных электровозов — тяговые подстанции АТП и АТПШ. Распределение электроэнергии в подземных выработках, питание стационарных и передвижных машин и механизмов производят кабели специального назначения напряжением до и свыше 1 кВ, которые по своей конструкции делятся на бронированные, гибкие повышенной прочности (полугибкие), гибкие и особогибкие. Для аппаратуры опережающего отключения используется кабель с расщеплёнными жилами. Тяжёлые условия эксплуатации в подземных выработках, особенно на шахтах, опасных по газу или пыли, требуют применения специального взрывозащищённого электрооборудования, в котором приняты меры по обеспечению его пригодности для использования во взрывоопасной атмосфере (см. Взрывозащита).

Электрооборудование очистных и проходческих комплексов вместе с электрооборудованием погрузочных пунктов, осветительной сетью, распределительными пунктами, участковыми подстанциями и питающими кабелями составляет систему электроснабжения подземного участка. В зависимости от горно-геологических условий, системы разработки и др. электрооборудование располагают на конвейерном либо на вентиляционном штреке (рис. 2).

Разнообразие систем разработок и способов питания определило и различные схемы электроснабжения подземных электроустановок в различных угольных бассейнах страны.

На рудных шахтах электроэнергия от ГПП через ствол или штольню подаётся к ЦПП, откуда, в зависимости от числа разрабатываемых горизонтов и блоков, распределяется к штрековым подстанциям. При небольшом удалении добычных и подготовительных работ от штольни или околоствольного двора потребители целесообразно питать от трансформаторов ЦПП. Такой способ подвода энергии характерен для марганцевых и ряда железорудных шахт.

Определённую специфику имеет электроснабжение горных предприятий при открытых разработках. Современные карьеры — полностью электрифицированные горные предприятия с установленной мощностью до нескольких десятков MBA. Характерная их особенность — расположение карьерных электроустановок на значительной площади. Экскаваторы, буровые станки непрерывно или периодически перемещаются, эксплуатируются на открытом воздухе, в запылённой среде, подвергаясь значительным механическим воздействиям при взрывах, передвижениях и т.п. Электроприёмники питаются напряжением 6-10 кВ и 0,4 кВ. Основные элементы системы электроснабжения карьера: одна или несколько ГПП, ЦРП, карьерные линии электропередач, карьерные распределительные пункты КРП, передвижные УТП, переключательные пункты ПП и передвижные пункты защиты. Схемы распределительных сетей карьера подразделяют на радиальные, магистральные и комбинированные. В зависимости от расположения линий электропередач относительно фронта работ их разделяют на продольные (рис. 3) и поперечные.

Питание нескольких потребителей или РП в первом случае осуществляется по бортовой линии, располагаемой за пределами рабочих горизонтов. Передвижные приёмники питаются от воздушных линий электропередач гибкими кабелями через стационарные или передвижные ПП, которые располагаются через 200-300 м. Напряжение 0,4 кВ подаётся от ПКТП, для освещения — через общий или местный осветительный трансформатор. При поперечной схеме электроприёмники и ТП карьера питаются через ПП от поперечных линий, соединённых с стационарными линиями электропередач, проложенными вдоль бортов карьера вне границы поля разрабатываемого месторождения. Комбинированная схема карьера представляет собой открытую бортокольцевую систему с воздушными и кабельными линиями электропередач, проложенными в продольном и поперечном направлениях по отношению к фронту работ. Такая схема может иметь одностороннее или двустороннее питание с включением линий электропередач на параллельную работу.

На приисках электроснабжение драг осуществляется от береговой подстанции, к которой подводится воздушная линия электропередач 35 кВ, а отходит линия электропередач 6 кВ с приключательными пунктами. С помощью гибкого дражного кабеля длиной 200 м и более, удерживаемого плотами или понтонами, электроэнергия поступает во вводную камеру драги. Плавучие земснаряды получают питание по линий электропередач 6 кВ, к которой подключён ПП, а гибкий кабель от него к земснаряду прокладывается совместно с напорным трубопроводом на понтонах.

Современные обогатительные фабрики (ОФ) представляют собой высокомеханизированные предприятия с установленной мощностью различного рода машин и механизмов 100-150 МВт. Разнообразные агрегаты объединяются в несколько параллельных технологических линий, работают в строгой последовательности, а при необходимости ещё разветвляются на параллельные тракты. Подобная структура предъявляет жёсткие требования к системам электроснабжения (СЭ).

Концентрация электрических нагрузок, высокая энергоёмкость процессов и особенности технологического цикла в наибольшей степени характерны для железорудных горно-обогатительных комплексов (ГОК), в состав которых, кроме ОФ с комплексом дробления, входят фабрики окомкования и агломерации. Современный ГОК, перерабатывающий, например, 40 млн. т сырой руды в год, оснащён оборудованием с установленной мощностью порядка 700 МВт. Снабжение таких предприятий электроэнергией целесообразно осуществлять напряжением 110-220 кВ с устройством одной — двух подстанций глубокого ввода (ПГВ). Схемные решения подстанций и выбор защитно-коммутационной аппаратуры определяются ТЭО.

Система внутреннего электроснабжения ОФ представляет собой совокупность цеховых подстанций, РП, РУ, кабельных и воздушных линий в пределах промплощадки. Цеховые подстанции и РУ 6-10 кВ пристраиваются к технологическому корпусу или встраиваются в него. Питание РУ осуществляется по кабельным линиям. Для передачи электроэнергии в сетях внутреннего электроснабжения фабрик, наряду с кабелями, широкое распространение получили шинопроводы (нагрузка свыше 1000 А при напряжении 6-10 кВ).

Для распределения электроэнергии внутри производственных корпусов и между ними (если они питаются от одной подстанции) сооружаются распределительные линии по радиальным магистральным и комбинированным (кольцевым) схемам. Широкое распространение получили схемы с шинными магистралями. РУ главных и цеховых подстанций выполняются двухсекционными с устройством ABP.

Для агломерационных фабрик наиболее рациональным и надёжным является “блочный” принцип построения схемы внутреннего электроснабжения, при котором количество секций главной РУ в агломерационном корпусе соответствует числу аглолент и к каждой секции РУ подключаются механизмы одной аглоленты.

Для фабрик окомкования с двумя обжиговыми машинами в одном корпусе характерен тот же принцип построения СЭ. Выполняется она на два напряжения — 6 и 10 кВ: при большом количестве электродвигателей мощностью до 1000 кВт — 6 кВ, а при мощности порядка 4000 кВт — 10 кВ. На ГПП при этом устанавливаются понизительные трансформаторы, например, 110/6 и 110/10 кВ.

Схемы электроснабжения строятся, в основном, с применением гибких токопроводов: двух- и трёхобмоточных трансформаторов, а также с расщеплённой обмоткой низшего напряжения; масляных, электромагнитных и вакуумных выключателей; комплектных распредустройств и комплектных трансформаторных подстанций.

Распределительные устройства 0,4 кВ

Распределительные устройства 0,4 кВ (РУ- 0,4 кВ) предназначены для приема, учета и распределения электроэнергии с номинальным переменным трехфазным напряжением 380 Вольт и частотой 50 Гц. В РУ- 0,4 кВ реализуется защита электрических линий от всех видов перегрузки и коротких замыканий.< /p>

Традиционно распределительные устройства 0,4 кВ размещаются в непосредственной близости от источников питания (силовых понижающих трансформаторов), от которых они получают питание и распределяют его между потребителями.  Основными местами установки РУ- 04 кВ являются административные, жилые и производственные здания и сооружения, трансформаторные подстанции (ТП) и распределительные пункты (РП).

Конструкция распределительных устройств 0,4 кВ

Конструкция РУ 04 кВ предусматривает следующие элементы:
  • 1. Вводные панели. Они предназначены для осуществления ввода от силового трансформатора (шинного или кабельного), защиты сборных шин и трансформатора от токов к. з. и перегрузок, индикации наличия напряжения, работы схемы АВР, организации коммерческого учета электроэнергии.
  • 2. Распределительные панели. Предназначены для осуществления защиты отходящей электрической линии от токов к.з. и перегрузок, осуществления оперативных переключений и организации коммерческого учета.
  • 3. Секционные панели. Применяются для секционирования разных систем сборных шин одного РУ- 04 кВ и работы АВР в автоматическом режиме.
  • 4. Вспомогательные панели. Используются для контроля и управления работой конденсаторных батарей, системами освещения и собственными нуждами электроустановки.

Материалом для изготовления корпусов РУ- 0,4 кВ служит листовой металл, покрытый лакокрасочным покрытием, что определяет его следующие достоинства:

  • высокую механическую прочность и электрическую проводимость;
  • устойчивость к перепадам температуры в широком диапазоне;
  • длительный срок службы;
  • надежность и простота обслуживания.

Все панели РУ- 0,4 кВ имеют вывод для крепления шин и проводов заземления, что является обязательным требованием правил устройства электроустановок (ПУЭ). Все панели распределительного устройства оснащены запорным устройством, что препятствует несанкционированному доступу к открытым токоведущим частям.

Преимущества РУ- 0,4 кВ

Среди преимуществ работы с РУ- 04 кВ следует выделить следующие моменты:
  • возможность реализации защиты от перегрузки электрической сети, коротких замыканий на землю и междуфазных замыканий;
  • установка узлов коммерческого учета, которые могут быть легко опломбированы;
  • контроль параметров электрической энергии (токи, напряжение, мощность) на вводах и отходящих линиях;
  • секционирование с целью повышения надежности электроснабжения, работы АВР в автоматическом режиме;
  • звуковая и световая сигнализация о работе устройств защиты;
  • защита сборных шин при помощи вводных автоматических выключателей;
  • возможность создания системы АСУ ТП на базе РУ- 04 кВ;
  • осуществление оперативных переключений в самые короткие сроки;
  • высокая надежность электроснабжения потребителей любой категории.

Обслуживание и работа с РУ- 04 кВ возможна как с одной, так и с двух сторон, в зависимости от типа панелей. В зависимости от типа защиты (IP), РУ- 04 кВ могут иметь различную степень подверженности внешним факторам (грязь, влага, пыль и другие). Также распределительные устройства 0,4 кВ могут отличаться по типу климатического исполнения, что позволяет эксплуатировать разнообразные модели панелей как в странах с тропическим климатом, так и в условиях крайнего севера.

Получить техническую поддержку по ЩИТОВОМУ ОБОРУДОВАНИЮ и разместить заказ Вы можете по телефону: +38 (050)801-01-98

Качество электроснабжения повысят в Люберцах в 2020 году

трансформаторная подстанции

Источник: Министерство энергетики Московской области

АО «Мособлэнерго» в текущем году планирует повысить надежность электроснабжения Люберец, сообщает пресс-служба Министерства энергетики Московской области.

«Для этого в рамках инвестиционной программы Люберецкое производственное отделение компании проведет реконструкцию распределительных устройств РП-36 и РП-47. Энергообъекты являются ключевыми в энергоснабжении целого города», – говорится в сообщении.

Также по инвестиционной программе АО «Мособлэнерго» планирует провести в Люберцах реконструкцию трансформаторной подстанции, питающей поликлинику №2, отделение полиции, котельную и автоматическую телефонную станцию.

В 2020 году в Люберцах реализуется и программа капитального ремонта электросетевого оборудования, находящегося в эксплуатации АО «Мособлэнерго». Согласно программе работники Люберецкого производственного отделения компании заменят 3,2 километра кабельных линий 6 киловатт, идущих от подстанции ПС-122 до распределительных устройств РП-9 и РП-29. Линии являются основным источником питания города Люберцы.

Жилищно-коммунальные услуги Подмосковья: как расшифровать платежку>>

Источник: Министерство энергетики Московской области

Электроснабжение горных предприятий – это.

.. Что такое Электроснабжение горных предприятий?
Электроснабжение горных предприятий
        (a. power supply of mines; н. Stromversorgung der Bergbaubetriebe; ф. approvisionnement en energie electrique des entreprises minieres, alimentation electrique des entreprises minieres; и. suministro de energia electrica de minas) – обеспечение электрооборудования горн. предприятий электрической энергией. Первое пром. внедрение электроэнергии на горн. предприятиях для сигнализации, связи и стационарного освещения относится к 80-90-м гг. 19 в. Bместе c тем только на базе электрификации стало возможным повысить уровень энерговооружённости горн. машин, необходимый для эффективного ведения горн. работ. B 1885-1906 в Германии составляются правила изготовления взрывозащищённого электрооборудования (сохранившиеся в своей основе и ставшие прототипом совр. правил), начинается его применение на газовых шахтах. Ha рубеже веков в горн. машинах преимущественно использовался электропривод постоянного тока. Hач. 20 в. характеризуется применением электропривода на основе трёхфазного переменного тока. B этот период созданы электродвигатели, пусковая аппаратура, кабели. B 20-40-e гг. создаётся более совершенная пусковая аппаратура, внедряется дистанционное управление. B 50-x гг. происходит коренной техн. переворот в Э. г. п.: выпускаются взрывобезопасные трансформаторы, высоко- вольтные выключатели c безмасляным гашением дуги, пускатели c искробезопасными цепями управления. Pост мощности горн. оборудования вызвал необходимость перехода на более высокое напряжение, внедрения передвижных подстанций, негорючих экранированных кабелей, приключат. пунктов, системы опережающего отключения и автоматич. газовой защиты.         
Установленная мощность совр. шахт в зависимости от их производств. мощности, глубины залегания пластов или рудных тел, размеров шахтного поля, водообильности, уровня механизации, автоматизации и др. факторов достигает десятков MBA. B связи c этим структура системы Э. г. п. включает неск. блоков, имеющих свою специфику в части техн. реализации, техн. характеристик и исполнения электрооборудования. Пo этому принципу можно выделить системы: внеш. электроснабжения, электроснабжения потребителей поверхности, электроснабжения подземных горн. работ напряжением выше 1 кB, стационарных и полустационарных установок, a также участков, к-рые могут питаться от главной понизит. подстанции (ГПП) по скважинам, штольням или от центр. подземной подстанции (ЦПП). Э. г. п. может осуществляться от энергосистем; автономных источников питания; собств. электростанций, связанных c энергосистемой.         
Под системой внеш. электроснабжения понимают комплекс техн. устройств, обеспечивающих передачу электроэнергии от источника питания до приёмных подстанций горн. предприятия, включающих подстанции глубокого ввода (ПГВ) и ЛЭП, a от них до ГПП. Bвод на ПГВ может осуществляться напряжением 35, 110, 150, 220 кB, a на ГПП (в зависимости от условий) – от 6 до 220 кB. Проектируют системы Э. г. п. в соответствии c классификацией электропотребителей по надёжности электроснабжения. Пo характеру ущерба, к-рый может быть нанесён горн. предприятию из-за перерывов в электроснабжении, все потребители электроэнергии делятся на 3 категории (I, II, III). Э. г. п. осуществляют не менее чем по двум линиям от двух независимых источников питания (независимо от величины напряжения). Bce питающие ЛЭП должны находиться под нагрузкой.         
ГПП, входящие в систему Э. г. п., представляют собой, как правило, распределит.-трансформаторную подстанцию, в к-рой устанавливают 2 трансформатора (рис. 1).

Pис. 1. Электрическая схема ГПП.
        Mощность каждого из них обеспечивает 100%-ную нагрузку, или при аварийном отключении одного из трансформаторов оставшийся обеспечивает питание потребителей I категории и осн. потребителей II категории на время ликвидации аварии.         
Cхемы и конструкции ГПП разнообразны. Hезависимо от p-на расположения предусматриваются открытые распредустройства (ОРУ) на напряжение 35-220 кB c наружной установкой силовых трансформаторов и закрытые распредустройства (ЗРУ) на напряжение 6-10 кB. Cхемы электрич. соединений подстанций выбирают исходя из нагрузки предприятия, схемы и прилегающих сетей энергосистемы, кол-ва и мощности силовых трансформаторов и линий, требуемой степени надёжности электроснабжения, уровня токов короткого замыкания, электрооборудования необходимых параметров и надёжности. Cхемы первичных соединений ГПП могут выполняться c выключателями на стороне 35-220 кB. Oднако на совр. горн. предприятиях наибольшее распространение получили упрощённые схемы ОРУ на 35-220 кB, основанные на “блочном принципе”. Ha таких ГПП отсутствуют сборные шины ОРУ на 35-220 кB, a трансформаторы питаются по схеме блок “линия – трансформатор”. Cхемы ОРУ c короткозамыкателями и отделителями применяют на ГПП c трансформаторами мощностью 10 000 кBA и выше. Kаждый трансформатор питается по отд. радиальной линии 35-220 кB, присоединённой к шинам подстанции энергосистемы через выключатель или к магистральной воздушной линии. Oтделитель в этом случае предназначен для отключения только повреждённого трансформатора.         
При необходимости иметь на ГПП неск. вторичных напряжений (напр., 35 и 10 кB) на карьерах (разрезах) устанавливают трёхобмоточные трансформаторы и выполняют раздельные РУ. Ha шахтах, в силу специфики подземных условий, установка трёхобмоточных или разделит. трансформаторов обязательна. При выборе местоположения ГПП на генплане предприятия обеспечивается возможность удобных заходов и выходов ЛЭП всех напряжений, зона ГПП и трасса воздушной линии выбирается c учётом розы ветров, характера и концентрации выделяемой угольной пыли, зоны её оседания.         
При стр-ве и, особенно, реконструкции шахт в целях экономии земельных отводов используются двухъярусные (двухэтажные) подстанции, в к-рых на первом этаже располагаются ЗРУ 6-10 кB, статические конденсаторы, трансформатор собств. нужд, панели защиты и автоматики, служебные помещения, a на втором ярусе (этаже) – открытое распредустройство 35-220 кB. Понизит. трансформаторы устанавливают рядом на специально спланированной площадке.         
B качестве подстанций глубокого ввода напряжения 35-220 кB могут применяться комплектные трансформаторные подстанции (типа КТП-35 и КТП-110) c одним или двумя трансформаторами. Kомплектные подстанции устанавливают при ограниченном времени использования, a также в случаях, когда в процессе эксплуатации целесообразна их переноска. Kогда время работы подстанции на одном месте (электроснабжение через скважины, питание во время стр-ва) не превышает 1-3 (5) лет и возникает необходимость её перемещения, предусматривают передвижные подстанции на напряжение 6-10/0,4; 0,23 кB, смонтированные на салазках. Ha подстанциях применяют комплексные распредустройства (КРУ). Для ответств. установок или узлов нагрузки рекомендуется использовать КРУ c выкатными выключателями, a при простых схемах коммутации и на временных электроустановках – КРУ типа KCO. Ha присоединениях малой и средней мощности неответств. потребителей при напряжении 6-10 кB применяют выключатели нагрузки в комплекте c предохранителями, когда их параметры удовлетворяют режимам работы установки. Для обеспечения необходимого резервирования подземных электроустановок, вентиляторов гл. проветривания, людских и грузолюдских подъёмных установок в распредустройствах 6-10 кB предусматриваются резервные КРУ.         
Электроснабжение подземных горн. работ обусловлено горно-геол. условиями разработки, технологией работ, метанообильностью, запылённостью и повышенной влажностью в горн. выработках. Hаиболее мощные потребители электроэнергии в подземных выработках шахт, разрабатывающих пологие и наклонные пласты, – водоотливные установки, очистные механизир. комплексы, проходческие комбайны, породопогрузочные машины, электровозный и конвейерный транспорт. Cуммарная установленная мощность совр. участков 800-1200 кBт. Hаиболее распространённый способ питания участков – через ствол. B целях повышения уровня безопасности осуществляют обособленное питание электроприёмников шахт от поверхностных сетей. Cхемы обособленного питания выполняются на базе трёхобмоточных трансформаторов ТДТНШ, двухобмоточных c расщеплённой обмоткой низшего напряжения ТРДН и разделит. трансформаторов напряжением 6/6 кB. Cистема электроснабжения шахт большой производств. мощности при фланговом расположении вентиляц. стволов строится на основе 2 ГПП c обособленным питанием от трёхобмоточных трансформаторов или трансформаторов c расщеплённой вторичной обмоткой. При питании подземных участков через скважины при напряжении 0,66 кB понизит. трансформаторы устанавливают возле каждой скважины и, следовательно, разделение сетей происходит автоматически.         
B ЦПП, как и на ГПП, для обеспечения надёжности электроснабжения применяют секционир. систему шин. Oт ЦПП электроэнергия по кабельным линиям передаётся к участковым подстанциям (при незначит. удалении фронта очистных и подготовит. работ от околоствольного двора) или к распределит. подземным пунктам РПП 6 (10) кB (при значит. удалении работ). Eсли работы ведутся на неск. горизонтах, то на основном из них сооружают ЦПП, a на остальных – ЦРП.         
При питании подземных электропотребителей через скважины или шурфы возможны 2 варианта построения системы Э. г. п. – на напряжение до 1200 B и 6-10 кB. B первом случае на поверхности y скважины устанавливается передвижной трансформаторный киоск или передвижная КТП. Oт секций шин ГПП электроэнергия подаётся по воздушной линии. Bo втором случае электроэнергия напряжением 6-10 кB от шин ГПП подводится по воздушной линии к скважине или шурфу; в подземных выработках напряжение трансформируется. Pаспределение и преобразование электроэнергии в подземных выработках осуществляется стационарными и передвижными подстанциями: ЦПП, РПП, участковыми стационарными и передвижными. Oсновным оборудованием подземных подстанций являются КРУ, силовые трансформаторы, преобразоват. агрегаты, коммутационная аппаратура напряжением до 1 кB. КРУ предназначены для распределения электроэнергии напряжением 6-10 кB, a также защиты сетей и управления электроприёмниками напряжением выше 1 кB. Ha рудниках и шахтах, не опасных по газу и пыли, применяются КРУ в нормальном (ВЯП-6) или в рудничном (КРУРН-10) исполнении. B шахтах, опасных по газу или пыли, в эксплуатации находятся КРУ РВД-6 (исполнение РП), ЯВ-6400 и КРУВ-6 c электромагнитным выключателем. Для питания очистных и подготовит. участков применяются передвижные трансформаторные подстанции ТСВП (ТСВЭ), a для пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, – подстанции типа ТСВП-160/6-КП и ТСВП-400/6-КП. Для зарядки аккумуляторных батарей электровозов используют зарядные устройства типа ЗУК и УЗА, a для питания контактных электровозов – тяговые подстанции АТП и АТПШ. Pаспределение электроэнергии в подземных выработках, питание стационарных и передвижных машин и механизмов производят кабели спец. назначения напряжением до и св. 1 кB, к-рые по своей конструкции делятся на бронированные, гибкие повышенной прочности (полугибкие), гибкие и особогибкие. Для аппаратуры опережающего отключения используется кабель c расщеплёнными жилами. Tяжёлые условия эксплуатации в подземных выработках, особенно на шахтах, опасных по газу или пыли, требуют применения спец. взрывозащищённого электрооборудования, в к-ром приняты меры по обеспечению его пригодности для использования во взрывоопасной атмосфере (см. Взрывозащита).         
Электрооборудование очистных и проходческих комплексов вместе c электрооборудованием погрузочных пунктов, осветит. сетью, распределит. пунктами, участковыми подстанциями и питающими кабелями составляет систему электроснабжения подземного участка. B зависимости от горно-геол. условий, системы разработки и др. электрооборудование располагают на конвейерном либо на вентиляц. штреке (рис. 2).
конвейер; 3 – маслостанция; 4 – насос орошения; 5 – ручное электросверло; 6 – перегружатель; 7 – погрузочный пункт; 8 – целевой вентиляционный штрек; 9 – вентиляционный просек; 10 – полевой откаточный штрек; 11 – конвейерный просек”>
Pис. 2. Cхема электроснабжения лавы при разработке длинными столбами: 1 – комбайн; 2 – забойный конвейер; 3 – маслостанция; 4 – насос орошения; 5 – ручное электросверло; 6 – перегружатель; 7 – погрузочный пункт; 8 – целевой вентиляционный штрек; 9 – вентиляционный просек; 10 – полевой откаточный штрек; 11 – конвейерный просек.
        Pазнообразие систем разработок и способов питания определило и разл. схемы электроснабжения подземных электроустановок в разл. угольных бассейнах страны.         
Ha рудных шахтах электроэнергия от ГПП через ствол или штольню подаётся к ЦПП, откуда, в зависимости от числа разрабатываемых горизонтов и блоков, распределяется к штрековым подстанциям. При небольшом удалении добычных и подготовит. работ от штольни или околоствольного двора потребители целесообразно питать от трансформаторов ЦПП. Tакой способ подвода энергии характерен для марганцевых и ряда железорудных шахт.         
Oпределённую специфику имеет Э. г. п. при открытых разработках. Cовр. карьеры – полностью электрифицир. горн. предприятия c установленной мощностью до неск. десятков MBA. Xарактерная их особенность – расположение карьерных электроустановок на значит. площади. Экскаваторы, буровые станки непрерывно или периодически перемещаются, эксплуатируются на открытом воздухе, в запылённой среде, подвергаясь значительным механич. воздействиям при взрывах, передвижениях и т.п. Электроприёмники питаются напряжением 6-10 кB и 0,4 кB. Oсн. элементы системы электроснабжения карьера: одна или неск. ГПП, ЦРП, карьерные линии ЛЭП, карьерные распределит. пункты КРП, передвижные УТП, приключательные пункты ПП и передвижные пункты защиты. Cхемы распределит. сетей карьера подразделяют на радиальные, магистральные и комбинированные. B зависимости от расположения ЛЭП относительно фронта работ их разделяют на продольные (рис. 3) и поперечные.

Pис. 3. Продольная схема электроснабжения карьера.
        Питание нескольких потребителей или РП в первом случае осуществляется по бортовой линии, располагаемой за пределами рабочих горизонтов. Передвижные приёмники питаются от воздушных ЛЭП гибкими кабелями через стационарные или передвижные ПП, к-рые располагаются через 200-300 м. Hапряжение 0,4 кB подаётся от ПКТП, для освещения – через общий или местный осветит. трансформатор. При поперечной схеме электроприёмники и ТП карьера питаются через ПП от поперечных линий, соединённых c стационарными ЛЭП, проложенными вдоль бортов карьера вне границы поля разрабатываемого м-ния. Kомбинир. схема карьера представляет собой открытую бортокольцевую систему c воздушными и кабельными ЛЭП, проложенными в продольном и поперечном направлениях по отношению к фронту работ. Tакая схема может иметь одностороннее или двустороннее питание c включением ЛЭП на параллельную работу.         
Ha приисках электроснабжение драг осуществляется от береговой подстанции, к к-рой подводится воздушная ЛЭП 35 кB, a отходит ЛЭП 6 кB c приключательными пунктами. C помощью гибкого дражного кабеля длиной 200 м и более, удерживаемого плотами или понтонами, электроэнергия поступает во вводную камеру драги. Плавучие земснаряды получают питание по ЛЭП 6 кB, к к-рой подключён ПП, a гибкий кабель от него к земснаряду прокладывается совместно c напорным трубопроводом на понтонах.         
Cовременные обогатит. ф-ки (ОФ) представляют собой высокомеханизиров. предприятия c установленной мощностью различного рода машин и механизмов 100-150 MBт. Pазнообразные агрегаты объединяются в неск. параллельных технологич. линий, работают в строгой последовательности, a при необходимости ещё разветвляются на параллельные тракты. Подобная структура предъявляет жёсткие требования к системам электроснабжения (СЭ).         
Kонцентрация электрич. нагрузок, высокая энергоёмкость процессов и особенности технологич. цикла в наибольшей степени характерны для железорудных горно-обогатит. комплексов (ГОК), в состав к-рых, кроме ОФ c комплексом дробления, входят ф-ки окомкования и агломерации. Cовременный ГОК, перерабатывающий, напр., 40 млн. т сырой руды в год, оснащён оборудованием c установл. мощностью порядка 700 MBт. Cнабжение таких предприятий электроэнергией целесообразно осуществлять напряжением 110-220 кB c устройством одной – двух подстанций глубокого ввода (ПГВ). Cхемные решения подстанций и выбор защитно-коммутационной аппаратуры определяются ТЭО.         
Cистема внутреннего электроснабжения ОФ представляет собой совокупность цеховых подстанций, РП, РУ, кабельных и воздушных линий в пределах промплощадки. Цеховые подстанции и РУ 6-10 кB пристраиваются к технологич. корпусу или встраиваются в него. Питание РУ осуществляется по кабельным линиям. Для передачи электроэнергии в сетях внутреннего электроснабжения ф-к, наряду c кабелями, широкое распространение получили шинопроводы (нагрузка св. 1000 A при напряжении 6-10 кB).         
Для распределения электроэнергии внутри производств. корпусов и между ними (если они питаются от одной подстанции) сооружаются распределит. линии по радиальным магистральным и комбиниров. (кольцевым) схемам. Широкое распространение получили схемы c шинными магистралями. РУ главных и цеховых подстанций выполняются двухсекционными c устройством ABP.         
Для агломерационных ф-к наиболее рациональным и надёжным является “блочный” принцип построения схемы внутреннего электроснабжения, при к-ром кол-во секций гл. РУ в агломерационном корпусе соответствует числу аглолент и к каждой секции РУ подключаются механизмы одной аглоленты.         
Для ф-к окомкования c двумя обжиговыми машинами в одном корпусе характерен тот же принцип построения СЭ. Bыполняется она на два напряжения – 6 и 10 кB: при большом кол-ве электродвигателей мощностью до 1000 кBт – 6 кB, a при мощности порядка 4000 кBт – 10 кB. Ha ГПП при этом устанавливаются понизит. трансформаторы, напр., 110/6 и 110/10 кB.         
Cхемы электроснабжения строятся, в осн., c применением гибких токопроводов: двух- и трёхобмоточных трансформаторов, a также c расщеплённой обмоткой низшего напряжения; масляных, электромагнитных и вакуумных выключателей; комплектных распредустройств и комплектных трансформаторных подстанций. Литература: Электроснабжение железорудных горно- обогатительных комплексов, M., 1978; Шуцкий B.И., Bолощенко H. И., Плащанский Л. A., Электрификация подземных горных работ, M., 1986; Электрификация открытых горных работ, M., 1987; Декопов Б. И.,Загриновский P. И., Kупербург A. Д., Проектирование электроснабжения объектов горно-обогатительных предприятий, M., 1989. Л. A. Плащанский.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

  • Электроразведочная станция
  • Электрофлотация

Полезное


Смотреть что такое “Электроснабжение горных предприятий” в других словарях:

  • електропостачання гірничих підприємств — электроснабжение горных предприятий power supply of mines *Stromversorgung der Bergbaubetriebe забезпечення енергоустаткування гірн. підприємств електричною енергією. Перше пром. впровадження електроенергії на гірн. підприємствах для сигналізації …   Гірничий енциклопедичний словник

  • Шахта —         (a. mine, pit, colliery; н. Grube, Zeche, Schachtanlage; ф. mine, siege, charbonnage, puits; и. mina, pozo, hullera) производств. объект, осуществляющий добычу полезного ископаемого c помощью системы подземных горн. выработок.          Дo …   Геологическая энциклопедия

  • КПТИ — Карагандинский Государственный Технический Университет (КарГТУ) Год основания 1953 Ректор …   Википедия

  • КарГТУ — Карагандинский Государственный Технический Университет (КарГТУ) Год основания 1953 Ректор …   Википедия

  • КарПТИ — Карагандинский Государственный Технический Университет (КарГТУ) Год основания 1953 Ректор …   Википедия

  • Карагандинский горный институт — Карагандинский Государственный Технический Университет (КарГТУ) Год основания 1953 Ректор …   Википедия

  • Карагандинский политехнический институт — Карагандинский Государственный Технический Университет (КарГТУ) Год основания 1953 Ректор …   Википедия

  • Каргту — Карагандинский Государственный Технический Университет (КарГТУ) Год основания 1953 Ректор …   Википедия

  • Институт энергосбережения и энергоменеджмента — (ИЭЭ) был сформирован в его настоящем виде в 1997 году. По сути этот институт является наследником горного факультета, который был основан в 1946 году. История Горный факультет КПИ был основан в 1946 году в связи с острой необходимостью кадров… …   Википедия

  • Эстафетная команда России по биатлону. Биографии — Иван Черезов Иван Черезов родился 18 ноября 1980 года в городе Ижевск. Отец Ивана Юрий Николаевич, профессиональный водитель. Мать Нина Семеновна, по образованию юрист. В 9 лет Ваня начал заниматься биатлоном. Первый тренер Владимир Игнатьевич… …   Энциклопедия ньюсмейкеров


Общие вопросы систем электроснабжения. Потребление электроэнергии и электрические нагрузки промышленных предприятий, страница 7

1. Конструктивное  устройство и основное электрооборудование ОРУ ПС 35-220 кВ промышленных предприятий.

2. Устройство промышленных сетей 35, 110, 220 кВ;  выбор в них сечений проводников.

3. Конструктивное устройство и основное оборудование КРУ 10 кВ промышленных РП и ПС 35-220 кВ.

4. Назначение,  устройство,  область  применения и выбор параметров выключателей 6-220 кВ в промышленных электросетях: масляных, воздушных, вакуумных, злегазовых, электромагнитных.

5. Привести принципиальную однолинейную схему РУ ВН  ГПП (ПГВ) с двумя трансформаторами типа ТМН-6300/35 (ТРДЦН-16000/220, ТДЦТН-63000/110, АТДЦТН-125000/220), питаемую по двум ВЛ с проводами АС-150/24 (АСКП-240/39,  АЖКП-35) на опорах ПБ 35-2 (У 35-2,  П 220-2,  У 220-2,  ПД  35-1,  УД 110-1) или КЛ с кабелем АПвПс 3(1х150)-110. ПС тупиковая (ответвительная, проходная) в умеренном (холодном) климате и зоне 1 (2) степени загрязнения; передача телеотключаюшего импупьса (не) целесообразна.   Расшифровать типы и марки трансформаторов, опор, проводов. Ориентировочно указать типы основных аппаратов на схеме.

6. Привести принципиальную однолинейную схему РУ НН  ГПП с  двумя трансформаторами типа ТДТН-63000/110 (ТДН-10000/110) или  ЦРП  (РП), питаемый по двум КЛ с кабелями  АСБУ (3х240)-10  (АВЭВ 3(1х1000)-10). С отходящими кабелями ААГ 3х240-10 (ААШвУ (3х150)-10,  ААШпсУ) или токопроводами (жесткими самонесушими из алюминиевых труб, трубчатыми на тросовой подвеске,  жесткими, унифицированными гибкими). В РУ установлены:  реактор  типа  РБС-10-2х630-0,25  и БК типа УК-10-1125 ЛУЗ.  Указать ориентировочно типы аппаратов и КРУ-10 кВ, расшифровать марки оборудования.

Тема 4.

1. Схемы промышленных электросетей 6-20 кВ;  их  особенности и область применения.

2. Устройство промышленных сетей 6-20 кВ;  выбор  в  них сечений проводников.

3. Устройство промышленных сетей напряжением до 1000  В; выбор в них сечений проводников.

4. Способы прокладки кабельных линий; виды кабельных сооружений на промышленных предприятиях.

5. Привести принципиальную однолинейную схему одно-(двух) трансформаторной  цеховой  КТП  с  трансформаторами ТМЗ-1600/10 (ТНЗ-2500/10, ТМФ-400/10, ТСЭ-630/10) при питании по радиальной  (магистральной) схеме по кабелям марки АСБ2лУ (ААЩпУ, АСБУ, АВЭВ 3(1х1000)-10, АсВАВ 3(1х1500)-10), на стороне 0,4   кВ  отходящие линии   выполнены  кабелем  марки АсВтВ-3(1х1000)-1 (ААШпсУ, АПвВГ, АВВГ) или шинопроводом ШМА 4-1250-44-1УЗ (ШРА,  ШРП, ШОС). Расшифровать марки оборудования, указать характерные типы аппаратов на ВН и НН КТП.

Тема 5.

1. Причины,  вызывающие отклонения значений основных ПКЭ (dU, dUt, КнсU, КU(n), К2U, КоU, Df) от их регламентируемых ГОСТ 13109-97 значений.

2. Экономические  и технические последствия снижения качества электроэнергии. Мероприятия, обеспечивающие требования ГОСТ 13109-97. Нормальные и максимальные значения ПКЭ.

Тема 6.

1. Мероприятия по снижению потерь электроэнергии в промышленных электросетях.

2. Способы и средства КРМ в промышленных сетях.

3. Расстановка БК в электросетях промышленных предприятиях напряжением до и выше 1000 В. Типы БК и их регулирование.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1

для студентов заочной формы обучения

Выполнить на основе технико-экономических расчетов (ТЭР) и сопоставления  вариантов эскизный проект внешнего электроснабжения машиностроительного завода (ЛЭП от точки присоединения к районной  ПС (РПС) до приемной ПС завода включительно). Определить расположение ГПП (ПГВ,  ЦРП) на  промплощадке,  их схему коммутации на стороне ВН и НН,  их основное электрооборудование: силовые трансформаторы,  измерительные трансформаторы напряжения,  коммутационную аппаратуру выше 1000 В, разрядники. На  одном   чертеже   (миллиметровке)   формата   12 (420 х 297) в  масштабе  1 : 200  привести  генплан с нанесенными трассами ЛЭП и ОРУ и КРУ ГПП,  центр  электрических  нагрузок (ЦЭН), как  на рис. 1.  На другом чертеже того же формата привести принципиальную однолинейную схему внешнего электроснабжения от питающих шин РПС до шин НН ГПП (ПГВ) включительно (или ЦРП),  как на рис. 2.  Оборудование выбирается по номинальным  параметрам, за исключением выключателей на НН ГПП, для которых рассчитывается ток КЗ для одной точки КЗ за  выключателем фидера, отходящего от шин НН ГПП.

Компоновки ОРУ, ЗРУ подстанций 35-330кВ: требования, схемы, применение

Определение параметров электропотребления на разных уровнях систем электроснабжения, выбор источников питания, разработка схемы электроснабжения, выбор силовых трансформаторов, количества и места расположения подстанций 5УР и 4УР дают возможность скомпоновать каждое подстанционное ОРУ (открытое распределительное устройство), когда все или основное оборудование РУ расположено на открытом воздухе, и ЗРУ (закрытое распределительное устройство), оборудование которого расположено в здании.

Требования к компоновке ОРУ или ЗРУ

Существуют некоторые общие требования, определяющие компоновку ОРУ или ЗРУ (установку каждого изделия и конструкцию сооружения) и регламентируемые ПУЭ. Электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения, несущие конструкции, изоляционные и другие расстояния должны выбираться и устанавливаться таким образом, чтобы:

  • вызываемые нормальными условиями работы электроустановки усилия, нагрев, электрическая дуга или другие сопутствующие ее работе явления (искрение, выброс газов и т.п.) не могли привести к повреждению оборудования и возникновению КЗ или замыкания на землю, а также причинить вред обслуживающему персоналу;
  • при нарушении нормальных условий работы электроустановки обеспечивалась необходимая локализация повреждений, обусловленных действием КЗ;
  • при снятом напряжении с какойлибо цепи относящиеся к ней аппараты, токоведущие части и конструкции подвергались безопасному осмотру, замене и ремонтам без нарушения нормальной работы соседних цепей;
  • обеспечивалась возможность удобного транспортирования оборудования.

Во всех цепях РУ должна предусматриваться установка разъединяющих устройств с видимым разрывом, обеспечивающих возможность отсоединения всех аппаратов (выключателей, отделителей, предохранителей, трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и т.п.), каждой цепи от сборных шин, а также от других источников напряжения.

Указанное требование не распространяется на шкафы КРУ и К РУН с выкатными тележками, высокочастотные заградители и конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, устанавливаемые на отходящих линиях, разрядники, устанавливаемые на выводах трансформаторов и на отходящих линиях, а также на силовые трансформаторы с кабельными вводами.

Для территории ОРУ и подстанций, на которых в нормальных условиях эксплуатации из аппаратной маслохозяйства, со складов масла, из машинных помещений, а также из трансформаторов и выключателей при ремонтных и других работах могут иметь место утечки масла, должны предусматриваться устройства для его сбора и удаления в целях исключения возможности попадания масла в водоемы.

Подстанции 35—110 кВ должны преимущественно проектироваться комплектными, заводского изготовления, блочной конструкции. Распределительные устройства 35 — 750 кВ рекомендуется выполнять открытого типа (рис. 3,12). Распределительные устройства 6—10 кВ могут выполняться в виде комплектных шкафов наружной установки. Распределительные устройства 6 —10 кВ закрытого типа должны применяться: в районах, где по климатическим условиям не могут быть применены КРУН; в районах с загрязненной атмосферой и районах со снежными и пыльными бурями; при числе шкафов более 25; при наличии техникоэкономического обоснования (по требованиям заказчика).

На подстанциях 35 — 330 кВ с упрощенными схемами на стороне высшего напряжения с минимальным количеством аппаратуры, размещаемых в районах с загрязненной атмосферой, рекомендуется открытая установка оборудования высокого напряжения и трансформаторов с усиленной внешней изоляцией.

Применение ЗРУ

Закрытые распределительные устройства 35 — 220 к В применяются в районах: с загрязненной атмосферой, где применение открытых распределительных устройств с усиленной изоляцией или аппаратурой следующего класса напряжения (с учетом ее обмыва) неэффективно, а удаление подстанции от источника загрязнения экономически нецелесообразно, как и требование об установке специального оборудования; со стесненной городской и промышленной застройкой; с сильными снегозаносами и снегопадом, а также в суровых климатических условиях при соответствующем техникоэкономическом обосновании. Здание ЗРУ не должно иметь окон; оно может быть как отдельно стоящим, так и сблокированным со зданиями общеподстанционных пунктов управления, в том числе и по вертикали.

В условиях интенсивного загрязнения в блочных схемах трансформатор—линия рекомендуется применять трансформаторы со специальными кабельными вводами на стороне 110 — 220 кВ и шинными выводами в закрытых коробах на стороне 6—10 кВ.

Закрытая установка трансформаторов 35 — 220 кВ применяется в случаях, если усиление изоляции не дает должного эффекта; в атмосфере содержатся вещества, вызывающие коррозию, а применение средств защиты нерационально, а также при необходимости снижения уровня шума у границ жилой застройки.

В закрытых распределительных устройствах 6—10 кВ должны устанавливаться шкафы КРУ заводского изготовления. Шкафы КРУ, конструкция которых предусматривает обслуживание их с одной стороны, устанавливаются вплотную к стене, без прохода с задней стороны. Ширина коридора обслуживания должна обеспечивать передвижение тележек КРУ; для их хранения и ремонта в закрытых распределительных устройствах должно предусматриваться специальное место.

Компоновка и конструкция ОРУ

Компоновка и конструкция ОРУ разрабатываются для принятых номинального напряжения, схемы электрических соединений, количества присоединяемых линий, трансформаторов и автотрансформаторов, выбранных параметров и типов высоковольтной коммутационной и измерительной аппаратуры (выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения) и ошиновки. При этом должны быть учтены местные условия размещения площадки, отведенной для проектируемого ОРУ: рельеф, грунты, размеры площадки, направления линий (коридоры для ввода и вывода линий), примыкание железнодорожных путей и автомобильных дорог. Должны быть также учтены местные климатические условия.

Собственно ОРУ может быть выполнено широким, но коротким или узким, но длинным; ОРУ может быть выполнено с гибкой, жесткой и смешанной (и гибкой, и жесткой) ошиновкой, что отразится на конструкциях для установки (подвески) этой ошиновки и на размерах этих конструкций — пролетах порталов, высоте колонн, их количестве и массе, количестве опорных и подвесных изоляторов.

Каждое из решений имеет свои достоинства и недостатки; задача проектировщика заключается в том, чтобы выбрать для данных местных условий наиболее целесообразное решение, обеспечивающее надежность, удобные условия для эксплуатации и экономичность по сравнению с другими вариантами.

Применение РУ 6-10кВ

Распределительные устройства 6—10 кВ выполняются с однорядным или двухрядным расположением ячеек. В целях наибольшего приближения к электроприемникам рекомендуется применять внутренние, встроенные в здания или пристроенные к ним подстанции и трансформаторные подстанции ЗУР, питающие отдельные цеха или их отделения и участки. Такое размещение позволяет сократить расстояния между цехами, уменьшить размеры проездов и подъездов и, следовательно, получить экономию территории и затрат на подземные и надземные технологические, электрические и транспортные внутризаводские коммуникации.

При недопустимости или затруднительности размещения подстанций внутри цеха, а также в цехах небольшой ширины (одно, двух, а иногда и трехпролетных) или при питании части нагрузок, расположенных за пределами цеха, применяются подстанции, встроенные в цех либо пристроенные к нему. Встроенные и пристроенные подстанции обычно располагаются вдоль одной из длинных сторон цеха, желательно ближайшей к источнику питания, или (при небольшой ширине цеха) в шахматном порядке, вдоль двух его сторон. Рекомендуются встроенные подстанции, более удобные с точки зрения построения генплана и архитектурного оформления цеха, чем пристроенные.

Распределительные пункты, в том числе крупные, тоже рекомендуется пристраивать к производственным зданиям или встраивать в них и совмещать с ближайшими трансформаторными подстанциями во всех случаях, когда это не вызывает значительного смещения последних от центра их нагрузок.

Если распределительные подстанции служат для приема электроэнергии от энергоснабжающей организации, т.е. играют роль центральной распределительной подстанции, то следует предусматривать выделение камер вводов и транзитных линий, с тем чтобы они были недоступными для обслуживающего электротехнического персонала предприятия.

Внутренние цеховые подстанции, в которых доступ ко всему электрооборудованию осуществляется из цеха, целесообразны главным образом в многопролетных цехах большой ширины, когда это не мешает размещению технологического оборудования. При применении упрощенных схем коммутации цеховых подстанций ЗУР их оборудование состоит из трансформатора с вводом высокого напряжения и щита вторичного напряжения.

Отдельно стоящие цеховые подстанции применяются редко, например при питании от одной подстанции нескольких цехов, невозможности размещения подстанций внутри цехов или у наружных их стен по соображениям производственного или архитектурного характера, наличии в цехах пожаро или взрывоопасных производств.

Калугаэнерго. Общая информация

№ п/п

Название РЭС

Адрес, телефон

1.      

 

Калужские городские электрические сети

248002, г. Калуга, ул.С-Щедрина, 78

телефон 8-800-220-0-220

2.      

 

Приокский РЭС

248001, г. Калуга, ул. Грабцевское шоссе, 35а

телефон 8-800-220-0-220

3.      

 

Боровский РЭС

249000, Калужская область, г. Балабаново, ул. Боровская, д. 28

телефон 8-800-220-0-220

4.      

 

Кировский РЭС

249440, Калужская область, г. Киров, ул. Жмакина ,2б

телефон 8-800-220-0-220

5.      

 

Хвастовичский РЭС

2494360, Калужская область, с. Хвастовичи, ул. Киров, 67

телефон 8-800-220-0-220

6.      

 

Думиничский РЭС

249300, Калужская область, п. Думиничи

ул. Лермонтова, д.37

 телефон 8-800-220-0-220

7.      

 

Куйбышевский РЭС

249500, Калужская область, п. Бетлица, пер. Порошина, д.8

телефон 8-800-220-0-220

8.      

 

Спас-Деменский РЭС

249610, Калужская область, г. Спас-Деменск, ул. Советская, д.105

телефон 8-800-220-0-220

9.      

 

Мосальский РЭС

249930, Калужская область, г. Мосальск, ул.Калужская,д.76

телефон 8-800-220-0-220

10.  

 

Жиздринский РЭС               

249430, Калужская область, г. Жиздра, ул. Фокина, д.53

телефон 8-800-220-0-220

11.  

 

Сухиничский РЭС                

249275, Калужская область, г. Сухиничи ул. Шорохова, д.45

телефон 8-800-220-0-220

12.  

 

Мещовский РЭС                

249255, Калужская область, г. Мещовск, ул.Хлюстина,д.15

телефон 8-800-220-0-220

13.  

 

Людиновский РЭС

249400, Калужская область, г. Людиново ул. Ленина, 69а

телефон 8-800-220-0-220

14.  

 

Ферзиковский РЭС

249800, Калужская область, Ферзиковский район, п. Ферзиково, д.66а

телефон 8-800-220-0-220

15.  

 

Бабынинский РЭС

249210, Калужская область, Бабынинский р-н, п. Бабынино, ул. Ленина, 50

телефон 8-800-220-0-220

16.  

 

Козельский РЭС

249720, Калужская область, Козельский р-н,
г. Козельск, ул. Чкалова, д. 69

телефон 8-800-220-0-220

17.  

 

Ульяновский РЭС

249750, Калужская область, Ульяновский р-н, с. Ульяново, ул.70 лет Октября, д.1а

телефон 8-800-220-0-220

18.  

 

Перемышльский РЭС

249130, Калужская область, Перемышльский р-н, с. Перемышль, ул. Ленина, д. 41

телефон 8-800-220-0-220

19.  

 

Кондровский РЭС

249860, Калужская область, Дзержинский р-н, г. Кондрово, ул. Пронина, д. 64

телефон 8-800-220-0-220

20.  

 

Жуковский РЭС

249191  Калужская область г. Жуков, ул. Ленина, д.39 «Б»

телефон 8-800-220-0-220

21.  

 

Износковский РЭС

249880, Калужская область, с. Износки, ул. Совхозная, д. 2 «А»

телефон 8-800-220-0-220

22.  

 

Малоярославецкий РЭС     

249050 Калужская область г. Малоярославец, ул. Подольских курсантов, д. 20 «а»

телефон 8-800-220-0-220

23.  

 

Медынский РЭС                

249950, Калужская область, г. Медынь,  ул. Ледяева, д. 63

телефон 8-800-220-0-220

24.  

 

Тарусский РЭС

249100, Калужская область, г. Таруса, ул. Ленина, д. 76

телефон 8-800-220-0-220

25.  

 

Юхновский РЭС

249910, Калужская область, г. Юхнов, ул. Лесная, д. 46 «а»

телефон 8-800-220-0-220

26.  

 

Барятинский РЭС

249650, Калужская область, с. Барятино, ул. Первого мая, д. 6

телефон 8-800-220-0-220

California Instruments RP Series

Окончание срока службы (EOL) Июнь 2019 г. См. Новейшую замену , Asterion AC здесь .


Серия RP состоит из двух моделей: 2001RP и 2003RP. Эти блоки являются идеальными источниками питания переменного тока общего назначения, которые требуют переменного напряжения и частоты на уровнях мощности до 2000 ВА. 2001RP обеспечивает однофазный выход, а 2003RP – трехфазный выход. Благодаря простым ручкам, используемым для установки ограничения напряжения, частоты и тока, серия RP представляет собой недорогой источник переменного тока в небольшом и легком корпусе.Все модели источников питания серии RP можно использовать в настольном режиме или в стойке.

Особенности и преимущества
Основные характеристики

  • 2000 ВА Выходная мощность
  • Портативный источник питания, низкая стоимость
  • Измерения с обратным отсчетом
  • Шасси для монтажа в стойку со съемными ушками
  • от 16 Гц до 5000 Гц Диапазон частот
  • Максимальный пиковый ток
  • Опция дистанционного управления

Возможности контроллера
В серии RP используется прецизионный цифровой генератор синусоидальных сигналов для получения выходного сигнала с низким уровнем искажений.Двойной ЖК-дисплей четко отображает запрограммированные настройки напряжения, ограничения тока и частоты. Ток нагрузки измеряется с использованием истинных среднеквадратичных значений и также может отображаться на передней панели. Регулировка напряжения, частоты и ограничения тока осуществляется с помощью набора поворотных ручек с цифровым кодированием. Для приложений ATE в качестве опции доступны интерфейсы IEEE-488 и RS232C.

Приложения
Широкий диапазон выходной частоты от 16 Гц до 5000 Гц делает серию RP подходящими источниками как для коммерческих, так и для авиационных приложений.Двойные диапазоны напряжения обеспечивают максимальный выходной ток при любом запрограммированном напряжении до 270 В (2003 об / мин) или 300 В (2001 об / мин). Встроенный среднеквадр. Функция измерения тока устраняет необходимость во внешних токовых шунтах или трансформаторах для контроля тока нагрузки. Для работы с передней панелью серия RP оснащена простыми и интуитивно понятными элементами управления для настройки ограничений по напряжению, частоте и току. Ток, потребляемый нагрузкой, можно прочитать прямо на большом ЖК-дисплее с разрешением 1 мА. С добавлением опции интерфейса RS232C и IEEE-488 источники серии RP могут использоваться в автоматизированных тестовых средах.Поскольку серия RP обеспечивает высокое соотношение мощности к размеру и требует ограниченной высоты стойки, их можно использовать для модернизации существующих станций ATE или строительства новых. Серия RP обеспечивает одно- или трехфазный выход и является очень экономичным источником питания переменного тока для приложений авионики, особенно в версии -AV. Включенная программа управления ПК поддерживает генерацию переходных процессов для имитации реальных условий в сети переменного тока, таких как обесточивание, провалы напряжения, скачки и колебания частоты.

Пульт дистанционного управления
Дополнительный интерфейс дистанционного управления позволяет полностью управлять всеми функциями источника переменного тока и предоставляет данные измерений в контроллер.Это позволяет использовать источник переменного тока серии RP в качестве недорогой испытательной системы переменного тока. Программа графического интерфейса пользователя (GUI) Windows ™ включена в опцию интерфейса. Автоматическое включение и выключение питания и генерация переходных процессов стали возможными с использованием этой программы с графическим пользовательским интерфейсом. Здесь показаны экраны управления выводом графического интерфейса пользователя, измерения и переходные процессы. Для приложений обеспечения качества измеренные значения напряжения, тока и ВА могут быть записаны на диск для документирования и анализа. Все записанные данные имеют отметку времени, чтобы создать полную историю каждого тестового прогона.В энергонезависимой памяти можно сохранить до восьми часто используемых настроек передней панели для быстрого вызова с контроллера ПК через интерфейс. При необходимости переднюю панель можно заблокировать, чтобы предотвратить вмешательство оператора во время тестовых прогонов. 2001RP и 2003RP предлагают дополнительные функции по шине, такие как возможность выбора угла фазы включения или выключения выходного напряжения. Эта возможность в сочетании с функцией измерения пикового тока позволяет анализировать пусковой ток тестируемого устройства.

Приложения
Программирование переходных процессов поддерживается программой с графическим интерфейсом пользователя с определяемыми пользователем списками переходных процессов, содержащими до 100 шагов.Доступные переходные функции включают скачок напряжения, падение напряжения, качание напряжения, скачок / падение напряжения, скачок частоты, качание частоты, скачок / спад частоты, а также функции, которые объединяют изменения как напряжения, так и частоты. Интуитивно понятный интерфейс Windows ™ значительно облегчает создание и хранение часто используемых временных программ. Временные программы можно вызывать с диска и запускать один раз, непрерывно или определенное количество раз. Функции редактирования, такие как удаление и вставка, позволяют легко изменять или расширять существующие программы.Эта возможность упрощает оценку устойчивости продуктов к обычным помехам в сети переменного тока, таким как провалы, скачки, выбросы, провалы и колебания частоты

% PDF-1.4 % 22 0 объект > транслировать 2008-01-22T03: 00: 38-05: 002008-01-22T03: 00: 38-05: 00SPDFAppendPro 3.2.1 Linux 9 SPDF_1092 21 января 20042008-01-22T03: 00: 38-05: 002008-01-22T03 : 00: 38-05: 00 конец потока эндобдж 24 0 объект > эндобдж 64 0 объект > эндобдж 65 0 объект > эндобдж 66 0 объект > эндобдж 67 0 объект > эндобдж 68 0 объект > эндобдж 69 0 объект > эндобдж 70 0 объект > эндобдж 71 0 объект > эндобдж 72 0 объект > эндобдж 73 0 объект > эндобдж 74 0 объект > эндобдж 75 0 объект > эндобдж 76 0 объект > эндобдж 77 0 объект > эндобдж 78 0 объект > эндобдж 79 0 объект > эндобдж 80 0 объект > эндобдж 81 0 объект > эндобдж 82 0 объект > эндобдж 83 0 объект > эндобдж 84 0 объект > эндобдж 85 0 объект > эндобдж 86 0 объект > эндобдж 87 0 объект > эндобдж 88 0 объект > эндобдж 89 0 объект > эндобдж 90 0 объект > эндобдж 91 0 объект > эндобдж 92 0 объект > эндобдж 93 0 объект > эндобдж 94 0 объект > эндобдж 95 0 объект > эндобдж 96 0 объект > эндобдж 97 0 объект > эндобдж 98 0 объект > эндобдж 99 0 объект > эндобдж 100 0 объект > эндобдж 101 0 объект > эндобдж 102 0 объект > эндобдж 103 0 объект > эндобдж 104 0 объект > эндобдж 105 0 объект > эндобдж 106 0 объект > эндобдж 107 0 объект > эндобдж 108 0 объект > эндобдж 109 0 объект > эндобдж 110 0 объект > эндобдж 111 0 объект > эндобдж 112 0 объект > эндобдж 113 0 объект > эндобдж 114 0 объект > эндобдж 115 0 объект > эндобдж 116 0 объект > эндобдж 117 0 объект > эндобдж 118 0 объект > эндобдж 119 0 объект > эндобдж 120 0 объект > эндобдж 121 0 объект > эндобдж 122 0 объект > эндобдж 123 0 объект > эндобдж 124 0 объект > эндобдж 125 0 объект > эндобдж 126 0 объект > эндобдж 127 0 объект > эндобдж 128 0 объект > эндобдж 129 0 объект > эндобдж 130 0 объект > эндобдж 131 0 объект > эндобдж 132 0 объект > эндобдж 133 0 объект > эндобдж 134 0 объект > эндобдж 135 0 объект > эндобдж 136 0 объект > эндобдж 137 0 объект > эндобдж 138 0 объект > эндобдж 139 0 объект > эндобдж 140 0 объект > эндобдж 141 0 объект > эндобдж 142 0 объект > эндобдж 143 0 объект > эндобдж 144 0 объект > эндобдж 145 0 объект > эндобдж 146 0 объект > эндобдж 147 0 объект > эндобдж 148 0 объект > эндобдж 149 0 объект > эндобдж 150 0 объект > эндобдж 151 0 объект > транслировать HW [o ܺ ~ _ APW / GyE * v] ‘} \’ M8΅k p.ϟe |;  $ kKpMVàJy: ɿ) ЇЩ ~ f * – \ 0w% wEVǿk \) p ܱ eK {EK; T ??% HdS / 0, x`c8aT7] @ kɲ4¸Lh8z

QNAP TS-453BU-RP-4G -US Turbo NAS TS-453BU-RP Система хранения SAN / NAS с резервным источником питания – Поддерживаются 4 твердотельных накопителя

Подробные характеристики

QNAP Turbo NAS TS-453BU-RP Система хранения SAN / NAS с резервным источником питания – Поддерживается 4 твердотельных накопителя – 4 ГБ ОЗУ

TS-453BU-RP – это стоечный NAS высотой 1U, который легко помещается в стандартную 19-дюймовую стойку, обеспечивая идеальное решение для хранения данных в серверной комнате для малого и среднего бизнеса.TS-453BU-RP поставляется со слотом PCIe для увеличения числа потенциальных приложений: можно установить карту расширения QNAP QM2 для добавления кэш-памяти M.2 SSD / подключения 10GbE, можно установить совместимую беспроводную карту для использования TS-453BU- RP в качестве точки беспроводного доступа и карту USB 3.1 10 Гбит / с можно добавить для упрощения резервного копирования на / из нескольких внешних хранилищ. TS-453BU-RP также предоставляет широкий спектр дополнительных функций: воспроизведение видео 4K и перекодирование в реальном времени; развертывание виртуальных сред через Станцию ​​виртуализации и Контейнерную станцию; централизованное управление удаленными устройствами, совместимыми с Windows®, Linux® и IPMI, с помощью QRM +; и услуги веб-автоматизации с агентом IFTTT.

  • Слот PCIe поддерживает установку двухпортовой карты M.2 SSD / 10GbE QNAP QM2, совместимого беспроводного адаптера или карты USB 3.1 10 Гбит / с.
  • Поддерживает двухканальное аппаратное декодирование 4K H.265 / H.265 и перекодирование на лету или в автономном режиме.
  • Qfiling автоматизирует организацию файлов, а Qsirch обеспечивает полнотекстовый поиск для упрощения управления файлами
  • QRM + обеспечивает централизованное управление удаленными устройствами, совместимыми с Windows®, Linux® и IPMI.
  • Гибридный подход к виртуализации в одном NAS: станция виртуализации и контейнерная станция
  • Масштабируемое пространство для хранения с модулями расширения VJBOD и UX-1200U-RP / UX-800U-RP

Четырехъядерный процессор Intel® Celeron® J3455 1.ЦП 5 ГГц с шифрованием AES-NI Работает на новейшем 14-нм четырехъядерном процессоре Intel® Celeron® J3455 с частотой 1,5 ГГц (разгон до 2,3 ГГц), оперативной памятью DDR3L до 8 ГБ, четырьмя портами Gigabit LAN и SATA 6 Гбит / с, TS-453BU-RP выполняет задачи плавно и быстро со скоростью чтения / записи до 369 МБ / с. TS-453BU-RP оснащен ускоренным шифрованием Intel® AES-NI для обеспечения скорости передачи до 336 МБ / с с 256-битным шифрованием AES как для полных томов NAS, так и для общих папок, повышая производительность системы и обеспечивая конфиденциальность конфиденциальной информации. данные, хранящиеся в NAS. Расширьте функциональность NAS с помощью расширения PCIe TS-453BU-RP имеет слот расширения PCIe, что обеспечивает гибкость в расширении функциональности NAS и потенциальных приложений. Установите карту QNAP QM2, чтобы обеспечить кэширование M.2 SSD / подключение 10GbE, или используйте TS-453BU-RP в качестве точки беспроводного доступа, установив совместимую беспроводную сетевую карту, или увеличьте USB-подключение TS-453BU-RP за счет установка карты USB 3.1 10 Гбит / с. Карта расширения QM2 переопределяет функцию NAS QNAP QM2 – это карта расширения PCIe с двумя разъемами M.2 SSD и возможность подключения 10GbE (отдельные карты могут отличаться по функциональности). Это позволяет пользователям легко настроить кэширование SSD или включить технологию автоматического многоуровневого хранения данных Qtier для оптимизации производительности NAS. Модели, совместимые с 10GbE, также могут пригодиться в будущем TS-453BU-RP в сетях 10GbE. Оснащенный специальным охлаждающим модулем, QM2 может поддерживать высокую производительность даже при самых высоких нагрузках. Ускорение кэш-памяти SSD TS-453BU-RP поддерживает кэширование SSD. Пользователи могут установить твердотельный накопитель в отсек для накопителей 1 и 2, чтобы повысить производительность операций ввода-вывода в секунду для томов хранения.Он идеально подходит для улучшения общего рабочего процесса приложений, требующих операций ввода-вывода в секунду, и обеспечивает максимальное соотношение цены и производительности за счет сочетания твердотельных накопителей с жесткими дисками. В сочетании с технологией автоматического многоуровневого хранения Qtier ™ (которая теперь поддерживает «Приоритет распределения по требованию») пользователи могут настраивать распределение хранилища в соответствии с требованиями своей системной среды и приложений.

Контроллеры
Тип контроллера: Последовательный ATA / 600
Уровни RAID: 0, 1, 5, 6, 10, горячее резервирование, JBOD
Поддерживается RAID: Есть
Общая информация
Фирменное наименование: QNAP
Производитель: Системы QNAP
Номер детали производителя: TS-453BU-RP-4G-US
Адрес сайта производителя: http: // www.qnap.com
Линия продуктов: Турбо NAS
Модель продукта: ТС-453БУ-РП
Название продукта: Turbo NAS TS-453BU-RP Система хранения SAN / NAS с резервным источником питания
Серия продуктов: TS-x53BU
Тип продукта: Система хранения SAN / NAS
Расширения ввода / вывода
Общее количество отсеков расширения: 4
Общее количество слотов расширения: 1
Интерфейсы / порты
HDMI: Есть
Сеть (RJ-45): Есть
Количество USB 3.0 портов: 4
Общее количество портов USB: 4
Управление и протоколы
Протоколы: DNS
Память
Технология памяти: DDR3L SDRAM
Стандартная память: 4 ГБ
Разное
В комплекте:
  • Turbo NAS TS-453BU-RP Система хранения SAN / NAS с резервным источником питания
  • 2 кабеля Ethernet
  • Краткое руководство по установке (QIG)
  • Винт с плоской головкой (для 3.5 “HDD)
  • Винт с плоской головкой (для жесткого диска 2,5 дюйма)
  • Шнур питания
Сеть и связь
Технология Ethernet: Гигабитный Ethernet
Физические характеристики
Глубина: 19,6 “
Форм-фактор: Возможность установки в стойку
Высота: 1.7 “
Высота стойки: 1U
Вес (приблизительный): 16,82 фунта
Ширина: 17,3 “
Процессор и набор микросхем
Ядро процессора: четырехъядерный (4 ядра)
Производитель процессора: Intel
Модель процессора: J3455
Скорость процессора: 1.50 ГГц
Тип процессора: Celeron
Программное обеспечение
Операционная система: QTS 4.3
Хранилище
Емкость флэш-памяти: 4 ГБ
Количество поддерживаемых жестких дисков: 4
Количество поддерживаемых твердотельных накопителей: 4
Гарантия
Ограниченная гарантия: 2 года
Базовый
Фирменное наименование: QNAP
Тип контроллера: Последовательный ATA / 600
Объем флэш-памяти: 4 ГБ
Форм-фактор: Возможность установки в стойку
Сеть (RJ-45): Есть
Количество поддерживаемых жестких дисков: 4
Количество поддерживаемых твердотельных накопителей: 4
Общее количество слотов расширения: 1
Производитель процессора: Intel
Скорость процессора: 1.50 ГГц
Тип процессора: Celeron
Семейство продуктов: Турбо NAS TS-x53BU
Тип продукта: Система хранения SAN / NAS
Поддерживается RAID: Есть
Стандартная память: 4 ГБ
Общее количество портов USB: 4

T opiky DC to ACK ‑ E10 Блок питания, адаптер питания полного декодирования Пустая батарея для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера

T opiky DC – адаптер питания ACK ‑ E10, адаптер питания полного декодирования Блок питания для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Электроника камеры и фотоаппарат & Фото halocharityevents.ком
  1. Дом
  2. Электроника и фото
  3. Камера и фото
  4. Аксессуары
  5. Батареи, зарядные устройства и адаптеры
  6. Адаптеры
  7. T opiky DC to ACK ‑ E10 Power Supply Adapter, Full Decoding Power Adapter Supply Dummy Battery for Canon for EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера

Вход: USB 5V 2-4A, обеспечивает безопасность во время использования, камера, адаптер питания полного декодирования, блок питания, пустышка для Canon для камеры EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 в Великобритании, стабильные характеристики и высокая надежность.Защита от перенапряжения, Материал: пластик, Защита: Защита от короткого замыкания. Принимает несколько технологий защиты, разъем порта постоянного тока, Состояние: 100% новый, Декодирование: Полный декодер, Список пакетов: защита от перенапряжения и защита от перегрузки по току. Совместимая модель камеры: для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000. Бесплатная доставка и возврат соответствующих заказов. Профессиональное производство, plug and play, встроенный переходник напряжения, 35 см / 13, эффективно снижает нагрев камеры и не влияет на качество изображения.Эквивалентный аккумулятор ACK ‑ E10 с полным декодером подходит для камеры Canon EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000. например, защита от короткого замыкания. может использовать блок питания адаптера порта постоянного тока. 27g, Купить адаптер постоянного тока – ACK ‑ E10. 78 дюймов, адаптер питания постоянного тока – ACK ‑ E10, выход: 8, модель: ACK-E10, блок питания для адаптера питания полного декодирования – пустышка для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера: электроника и фото.очень удобно, Спецификация :, Цвет: черный, Вес: приблизительно, Длина провода: приблизительно, увеличивает время съемки, Защита от перегрузки по току, Тип элемента: Батарея-пустышка с полным декодером, универсальность, Количество: 1S, Внешний источник питания из высококачественного пластика , 1 х пустышка с полным декодером, 4 В.









перейти к содержанию

T opiky DC – адаптер питания ACK ‑ E10, адаптер питания полного декодирования Блок питания для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера






Forwei Selfie Stick Gimbal Stabilizer для смартфона, вращение на 360 °, автоматическое отслеживание лица и объектов, умное крепление для камеры для съемки, крепление для селфи для мужчин и женщин.Позолоченный AV-вывод Мир данных Кабель SCART 0,5 м Видео 100% медный провод Аудио от мужчины к мужчине 21 контакт. 3 Pack Anti-Fingerprint HD POVINMOS Защитная пленка из закаленного стекла с защитой от царапин и защитой от царапин для Samsung Galaxy A42 5G / A12 / A32 5G, T opiky DC to ACK ‑ E10 Power Supply Adapter, Full Decoding Power Adapter Supply Dummy Battery for Canon for EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера . Портативный проигрыватель компакт-дисков HOTT CD204 для дома, путешествий и автомобиля со стереонаушниками и защитой от ударов – черный, штатив Andoer с шаровой головкой и панорамной шаровой головкой с быстроразъемной пластиной 1/4 дюйма Уровень духа до 30 кг для штатива Монопод слайдер Камера DSLR видеокамера, оптоволоконный кабель POHOVE Очиститель разъемов, чистящая кассета для очистителя оптоволокна 500 раз Антистатический чистый тампон, коробка для очистки оптоволокна Поддерживает SC, FC, ST, MU, LC, большинство оптоволоконных разъемов. T opiky DC to ACK ‑ E10 Блок питания, адаптер питания полного декодирования Блок питания для Canon EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера . 2x вставной электролитический конденсатор 3300 мкФ, 63 В, 85 ° C; ECEC1JP332DA; 3300 мкФ, аксессуары Mag Safe doeboe Совместимость с кошельком Magsafe iPhone 12 Pro Max Магнитные кошельки для кредитных карт для iPhone 12 Кожаный держатель Mini Pro для задней части iPhone 12, жесткий чехол Factorys EVA с жестким чехлом для переноски с 8 слотами для игровых картриджей Сумка Eevee Game для NS Switch Lite Хост-контроллер с ремешком для ручки. T opiky DC to ACK ‑ E10 Блок питания, адаптер питания полного декодирования Блок питания для Canon EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера . 7/8 Милый красный день мертвых. Чехол для iPhone с сахарным черепом и совой, Жесткий чехол для ПК для iPhone. Замена для 12VAC 12V AC-AC 1.25A 15VA MHE-12001250 Адаптер переменного тока 4 Fish Tank,


T opiky DC to ACK ‑ E10 Блок питания, адаптер питания полного декодирования Пустая батарея для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера

T opiky DC to ACK ‑ E10 Блок питания, адаптер питания для полного декодирования Блок питания для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера

Батарея-пустышка для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Camera T opiky DC to ACK ‑ E10 Power Supply Adapter, Full Decoding Power Adapter, Free доставка и возврат соответствующих заказов, покупка T opiky DC – адаптер источника питания ACK ‑ E10, фиктивный аккумулятор для адаптера питания полного декодирования для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Камера в Великобритании, отличные бренды, отличное качество, оптовая торговля, оптовая продажа новейших продуктов, гарантия качества! для Canon для EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000 Camera T opiky DC to ACK ‑ E10 Power Supply Adapter, Full Decoding Power Adapter Supply Dummy Battery, T opiky Адаптер питания постоянного тока – ACK ‑ E10, адаптер питания полного декодирования – пустышка для Canon для камеры EOS Rebel T3 / T5 / T6 / T7 / T100 / KissX50 / KissX70 / 1100D / 1200D / 1300D / 2000D / 4000.

Серия Monarch EDGE | Кодеры и декодеры удаленного производства (REMI)

Продукт
Номер детали

MDG4 / E10 / I (4: 2: 0 8 бит, 4: 2: 0 10 бит и 4: 2: 2 10-битное кодирование)

MDG4 / E8 / I (4: 2: 0 8-битное кодирование)

MDG4 / D / I (4: 2: 0 8-битное, 4: 2: 0 10-битное и 4: 2: 2 10-битное декодирование)

Форм-фактор

Автономное устройство

Возможность установки в стойку: 1U, 1/2 стойки (горизонтально)

Возможности подключения
Видеовход

1x вход 12G SDI согласно ST 2082

3 входа 3G SDI на ST 425 (только отображение уровня A)

Поддержка UHD с использованием 4 входов SDI на SMPTE ST 425-5
• Квадратное деление
• 2х вход с чередованием выборок *

2x SFP 28 сетевых порта (до 25 Гбит / с) *

Захват до четырех независимых видеопотоков со скоростью 3 Гбит / с или одного потока со скоростью 12 Гбит / с (4Kp60), инкапсулированных в соответствии с SMPTE ST 2110-10, -20 и -21.Полная защита (резервирование) согласно SMPTE ST 2022-7

* Включено с будущим обновлением прошивки

Разрешение видеовхода

2160p при 50, 59,94, 60 кадров в секунду
1080p при 23,98, 24, 25, 29,97, 30, 50, 59,94, 60 кадров в секунду
1080i при 25, 29,97, 30 кадров в секунду
720p при 50 , 59,94, 60 кадров в секунду

Genlock

• Двухуровневый выход Genlock (кодировщик)
• Вход двухуровневой или трехуровневой синхронизации (декодер)

Обработка вспомогательных данных VANC (SDI и IP) *

• Скрытые субтитры (CC), встроенные в обработку VANC как CEA-608/708
• Вертикальный интервальный временной код (RP-188)
• Метаданные HDR и колориметрии

* Включено с будущим обновлением прошивки

Аудиовход

Цифровой:
Поддерживается 16 каналов встроенного звука SDI для каждого входа и 8 каналов звука для каждого кодирования с использованием SRT или MPEG2 TS.

Аналоговый:
2 канала симметричного аналогового аудиовхода через разъем XLR *
Линейный уровень

* Доступен через дополнительный аудиокабель

Аудиовыход

Цифровой:
Поддержка 8x каналов эмбедированного звука на каждый выход SDI.

Аналоговый:
2 канала сбалансированного аналогового аудиовыхода через разъем XLR *
1 канал несимметричного стереофонического аудиовыхода через 1/8 ”TRS разъем

* Доступен через дополнительный аудиокабель

USB-порты

2x USB 2.0 (перед)

1x USB 3.0 (сзади)

Confidence Preview

1x DisplayPort 1.1

Максимальное разрешение: 1920×1080

Поддержка нескольких модулей

Да

Производительность
Цветовое пространство и субдискретизация цветности

4: 2: 0 (8-битные и 10-битные)
4: 2: 2 (8-битные и 10-битные)

Обработка видео и аудио
Кадровая синхронизация

Да

Масштабирование видео

Высококачественный 10-битный многоканальный масштабатор с повышением / понижением и деинтерлейсером

Создание видео

Да, фиксированные форматы, включая изображение за кадром (PbP), квадрант

Деинтерлейсинг видео

Да

Формат кодирования аудио

AAC-LC

Частота дискретизации звука

48 кГц при оцифровке из аналогового источника

Битрейт аудио

Диапазон от 32 кбит / с до 256 кбит / с

Кодек
Форматы кодирования видео

H.264 / MPEG-4, часть 10 (AVC)

Профили кодирования

До высокого профиля 4: 2: 2 (Hi422P)

Диапазон битрейта кодировщика

Видео: до 120 Мбит / с

Контроль скорости кодирования

Частота кадров кодирования, предлагаемая независимо от входной частоты кадров

Размер и структура GOP

Поддержка переменной и постоянной скорости передачи данных

Уровень кодирования

До 5.2

Кодирование
Возможности кодирования

4: 2: 0
1x 3840x2160p при 60 кадрах в секунду
8x 1920×1080 при 60 кадрах в секунду
16x 1920×1080 при 30 кадрах в секунду
Plus прокси-поток
1x 1080- прокси-поток бит)
4x 720p30 прокси-поток

4: 2: 2
1x 3840x2160p при 60 кадрах в секунду
4x 1920×1080 при 60 кадрах в секунду

Существует ряд дополнительных профилей кодирования, которые могут быть созданы для каждого входа.

Задержка кодирования

Задержка всего 50 мс (сетевые операции передачи и декодирования не включены в значение)

Декодирование
Возможности декодирования

1x 3840×2160 60p
4x 1920×1080 60p

Задержка декодирования

Задержка всего 50 мс (сетевая передача и операция кодирования не включены в значение)

Протоколы декодирования

SRT

РТСП

MPEG-2 TS через UDP

Запись
Формат файла

MP4

MOV

fMP4

Имя файла

Настраиваемый префикс (необязательно)

Отметка времени

Автоматически в имени файла

Возможность программирования

Продолжительность

Частота файлов

Максимальная длина файла

Дата и время начала

Места записи

Локальные порты USB для USB-накопителя и внешнего жесткого диска

Общий сетевой диск или NAS

IP-адресация

IPv4
IPv6 *
DHCP (по умолчанию) и статический IP


* Включено с будущим обновлением прошивки

Протоколы потоковой передачи

MPEG-2 TS через UDP (одноадресная или многоадресная передача)

RTP / RTSP

Собственный RTP * (одноадресная или многоадресная)

SRT (режимы Caller, Listener и Rendez-Vous)

RTMP (только кодировщик)

* Включено с будущим обновлением прошивки

Командование и управление

HTTPS через TCP

UPnP (обнаружение)

Физические
Размеры продукта

8.53 (Д) x 7,45 (Ш) x 1,68 (В) дюймов
21,7 (Д) x 18,9 (Ш) x 4,3 (В) см

Масса устройства

3,65 фунта / 1,660 г

Блок питания

Напряжение сети: 100-240 В перем. Тока
Частота: 50-60 Гц
Вход: внешний адаптер переменного / постоянного тока – IEC320-C14
Разъем питания с блокировкой DIN4

Безопасность источника питания:
cULus (Канада / США)
CE (ЕС)
NOM (Мексика)
CCC (Китай)
RCM (Au / Nz)
EAC (Россия / Таможенный союз)
PSE (Япония)
KCC (Корея)
BIS (Индия)

Дополнительные функции

Tally
• 8-кратные контрольные сигналы (отправляются на камеру-кодировщик)
• 8-кратные контрольные сигналы (отправляются от коммутатора-декодера)
• Сигнальные порты доступны через 15-контактный разъем D-SUB *

* Эта функция предоставляется через стандартный 15-контактный разъем D-Sub.С помощью схемы расположения выводов можно собрать кабель для подключения к любому интерфейсу вывода данных на видеомикшере.

Аппаратное и программное обеспечение
Включенное оборудование

Устройство Monarch EDGE

Блок питания Matrox Monarch EDGE

Включает шнур питания IEC-C14 (США, Великобритания, Австралия, евро)

Принадлежности (продаются отдельно)

Комплект для монтажа в стойку Monarch * (MRCH / RACK / KIT)

Блок питания Monarch EDGE ** (PWR / SUP / MDG)

Разрывной аудиокабель Monarch EDGE *** (MDG / AUD / CBL)

* Можно разместить до двух блоков Monarch EDGE в пространстве 1RU.
** Не включает шнур питания IEC-C14.Эти кабели необходимо приобретать на месте.
*** Предоставляет два входных и два выходных канала. DB15 – ввод / вывод XLR.

Программное обеспечение

Monarch EDGE Control Hub – специальное приложение для Windows® (бесплатная загрузка)

RESTful HTTP API *

* Свяжитесь с представителем Matrox для получения информации о наличии

Окружающая среда
Условия эксплуатации

Температура: от 0 до 40 градусов Цельсия

Влажность: от 20% до 80% без конденсации

Условия хранения

Температура: от -40 до 70 градусов Цельсия

Высота: от 192 гПа (12000 м) до 1020 гПа (-50 м)

Влажность: от 5% до 95% без конденсации

Потребляемая мощность

Напряжение сети: 12 В
Общая потребляемая мощность: 45 Вт [средн.]

Общие
Поддерживаемые операционные системы (программное обеспечение)

Windows 10 (64-разрядная версия)

EMC / EMI Класс устройства

Класс A

Сертификаты EMC / EMI

CE (EU)

FCC (США)

ICES-3 (Канада)

KC (Корея)

RCM (Австралия / Новая Зеландия)

Экологические сертификаты

Директива RoHS 2011/65 / ЕС с поправками (ЕС) 2015/863

Гарантия

Двухлетняя ограниченная гарантия с бесплатной поддержкой через Интернет или по телефону

Другие датчики Датчики 2PCS TOP DC-DC LM2596 Понижающий регулируемый модуль питания CC-CV Светодиодный драйвер Бизнес и промышленность

Другие датчики Датчики 2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый модуль источника питания CC-CV LED Driver Business & Industrial

CC-CV LED Driver 2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый модуль питания, модуль CC-CV LED Driver 2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый источник питания, когда температурный дрейф менее 1%), с использованием специальной эталонной ИС и высокоточного резистора выборки, чтобы постоянный ток был более стабильным (от 20 градусов до 100 градусов, постоянный ток 1А, Здесь есть другие варианты, большая экономия, конкурентоспособная цена! Гарантия лучшей цены., 2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый модуль питания CC-CV LED Driver.








(от 20 до 100 градусов, например, коробка без надписей или пластиковый пакет. Для получения полной информации см. Список продавца. См. Все определения условий : Торговая марка: : Без марочного обозначения / универсальное , MPN: : Не применяется : Модель: : ЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ ,., Кроме случаев, когда товар изготовлен вручную или был упакован производителем в нерозничную упаковку, нераспечатанную, неиспользованную при отклонении температуры менее 1%).. Состояние: Новое: Абсолютно новое. и высокоточный резистор для отбора проб, неповрежденный предмет в оригинальной упаковке (если упаковка применима). Упаковка должна быть такой же, как в розничном магазине, постоянный ток 1A, 2PCS TOP DC-DC LM2596 Понижающий регулируемый модуль питания CC-CV LED Driver 664132564016. Использование специальной эталонной ИС. так что постоянный ток более стабилен.

2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый модуль питания CC-CV светодиодный драйвер

Кожа цвета груши 025805 Новый элемент Filofax Карманный размер Malden Organizer, Vintage Silite Cafeteria Школьные обеденные подносы 12 бежевых разделенных большой партии Модель 614, мини-инфракрасный инфракрасный пироэлектрический PIR модуль детектора движения тела BR, FUJI FANUC MODULE A50L00010096 / AM 75A 600V A50L- 0001-0096 / AM EVK71-0600. 2PCS TOP DC-DC LM2596 Понижающий регулируемый модуль питания CC-CV Светодиодный драйвер . JJS-30 Bussmann Tron Предохранитель класса T с ограничением тока 30 А, 600 В. 10шт SNMG120408-HM NC3020 SNMG432-HM Токарный станок с ЧПУ, режущий инструмент, твердосплавная вставка, точность диаметра 5C, крепление токарного станка, стальная пластина, стальная обточка, пластиковая бирка для ушей скота, номер 1-100, бирка для животных, подходящая коза, овца, свинья, зеленый. 2PCS TOP DC-DC LM2596 Понижающий регулируемый модуль питания CC-CV LED Driver , New Kumar Bros USA Свеча накаливания для BOBCAT MINI TRACK-LOADER MT52 “KUBOTA D722”.Наклейки с адресом для печати Обычный белый липкий самоклеящийся лазерный копировальный аппарат формата A4 для струйной печати, уплотнительное кольцо из Viton® / FKM 14 x 4 мм Цена за 1 шт. M16 шестигранные полные гайки A2 из нержавеющей стали в упаковке по 50 100 или 200. 2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый модуль питания CC-CV LED драйвер . 120 34 38 ЧЕРНАЯ / КРАСНАЯ ЛЕНТА EPSON ERC 30, 3-дюймовая синяя противоскользящая лента Нескользящие безопасные ступеньки на липкой основе на липкой основе.


2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый модуль питания CC-CV светодиодный драйвер

2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый модуль питания CC-CV светодиодный драйвер

Регулируемый модуль питания CC-CV Светодиодный драйвер 2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий, модуль питания CC-CV LED Driver 2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый источник питания, 2PCS TOP DC-DC LM2596 понижающий регулируемый источник питания Модуль питания CC-CV LED Driver.

границ | Двунаправленный интерфейс мозг-машина с нейроморфным аппаратным декодером

1. Введение

Возможность управления протезом через прямой интерфейс с центральной нервной системой представляет собой многообещающее решение для восстановления сенсомоторных функций у пациентов с ампутациями конечностей или периферическими и неврологическими нарушениями из-за повреждения спинного мозга, бокового амиотрофического склероза или инсульта. За последние два десятилетия быстрорастущее мировое научное сообщество разработало несколько интерфейсов мозг-машина или мозг-компьютер (соответственно ИМТ или ИМТ) для клинического применения этих устройств.Такие интерфейсы также являются мощным инструментом для изучения сенсорно-моторных механизмов управления, адаптации и обучения, которые задействованы центральной нервной системой. Этому исследованию способствовал как прогресс в нашем понимании основных нейронных процессов, происходящих в мозге, так и технологические достижения, которые резко улучшили качество сигналов, записываемых мозгом, и возможности управления и обработки большого количества сигналов. данные в режиме реального времени (Wolpaw et al., 2000; Лебедев и Николелис, 2006; Wander and Rao, 2014). Недавно были получены обнадеживающие результаты в управлении роботизированной рукой с использованием двигательной нейронной активности у пациентов с тетраплегией (Hochberg et al., 2012) и путем восстановления коркового контроля движений у людей с квадриплегией (Bouton et al., 2016), но эти установки все еще имеют ограничения, препятствующие их клиническому использованию в больших масштабах (Баранаускас, 2014).

Разработка системы BMI для широкого клинического применения требует значительных улучшений аппаратных и программных компонентов.Компоненты оборудования должны быть (а) полностью имплантированными для длительного использования и, следовательно, миниатюризируемыми; (б) способность надежно обрабатывать нейронные сигналы с ограниченным бюджетом мощности; (c) достаточно мощный, чтобы выполнять нетривиальные вычислительные задачи, задействованные в системе BMI. Кроме того, алгоритмы декодирования должны быть (d) достаточно гибкими для реализации с различными типами аппаратных компонентов и (e) способными динамически адаптироваться к изменениям нейронной активности из-за взаимодействия с искусственным устройством (Dangi et al., 2011; Орсборн и др., 2014).

Нейроморфные устройства состоят из компактных, энергоэффективных и адаптивных схем, которые, как было продемонстрировано, оптимальны для задач, связанных с обучением на основе реальных наблюдений в режиме онлайн (Chicca et al., 2014). Они достигают этого, используя кремниевые эмуляции биологических нейронов и синапсов, которые можно физически настроить для реализации алгоритмов, вдохновленных асинхронными массово-параллельными вычислениями, выполняемыми в биологических нейронных сетях.Кроме того, ввод и вывод нейроморфных чипов обеспечивается асинхронными цифровыми импульсами, которые кодируют информацию в аналоговом времени, аналогично потенциалам действия биологических нейронов. Благодаря этим особенностям нейроморфные процессоры являются очень многообещающими кандидатами для реализации надежного и энергоэффективного декодирования нейронной активности, которые в конечном итоге могут быть превращены в портативные, имплантируемые и напрямую взаимодействующие с нервной тканью.

По этой причине мы направили наши усилия на разработку полностью имплантируемого ИМТ путем создания прототипа микросхемы нейроморфного процессора (Qiao et al., 2015), интегрированный в двунаправленный интерфейс мозг-машина, обученный декодировать нейронные сигналы, записанные в режиме онлайн, и обеспечивать подходящие выходные данные, полезные для управления исполнительными механизмами и конечными эффекторами. Чтобы оценить производительность этой системы, мы предприняли следующие шаги: сначала мы разработали подходящие методы декодирования на основе пиков, которые могли быть реализованы микросхемой нейроморфного процессора, затем мы настроили микросхему для реализации этих методов в реальном времени и адаптировали двунаправленный ИМТ, разработанный и протестированный в нашей лаборатории (Vato et al., 2012), чтобы включить в цепочку обработки этот нейроморфный компонент. Наконец, мы протестировали этот нейроморфный двунаправленный ИМТ в экспериментальной установке с замкнутым контуром в реальном времени, которая включала управление движением внешнего устройства с помощью декодированных нейронных сигналов, записанных из мозга анестезированной крысы. Здесь мы подробно описываем свойства нейроморфного процессора и сеть пиковых нейронов, которая была реализована чипом для выполнения задачи декодирования. Мы представляем основные аппаратные и программные модули, которые мы разработали для взаимодействия чипа с другими компонентами BMI, и описываем экспериментальную парадигму, которую мы использовали для тестирования системы.

Наш подход отличается от подходов, разработанных в настоящее время BMI, которые представляют собой специальных ансамблей аппаратных и программных элементов, предназначенных для выполнения конкретных задач, и которые трудно воспроизвести, обобщить или изменить для использования в других задачах или в различных средах ( Leuthardt et al., 2006). Поскольку эти ограничения препятствуют сотрудничеству между лабораториями, мы решили сделать упор на модульном подходе при разработке нашего BMI, разработав систему, совместимую с широким спектром различных стандартов аппаратного и программного обеспечения, и которая состоит из основного модуля управления и нескольких возможные модули записи, стимуляции, декодирования и кодирования.Мы утверждаем, что сочетание этой модульной двунаправленной установки ИМТ с использованием нейроморфных аппаратных модулей может внести решающий вклад в разработку следующего поколения интерфейсов мозг-машина для крупномасштабных клинических приложений.

2. Материалы и методы

Мы начнем с описания общей схемы этого нового двунаправленного ИМТ в разделе 2.1 и экспериментальной процедуры, использованной для проверки производительности нейроморфного декодера в разделе 2.2. В разделе 2.3 мы подробно описываем основные модули, составляющие систему, и, наконец, мы представляем аппаратную и программную реализацию нейроморфного чипа, соответственно, в разделах 2.4 и 2.5.

2.1. Общая схема модульного двунаправленного BMI

Мы расширили динамический нейронный интерфейс, описанный в Szymanski et al. (2011) и Vato et al. (2012, 2014) с включением модуля нейроморфного декодера. Эта система использует нейронные сигналы, собранные из мозга крысы, для управления движением внешнего объекта с помощью сенсорного и моторного интерфейса.При его разработке мы вдохновлялись более ранними исследованиями на лягушках (Bizzi et al., 1991), крысах (Tresch and Bizzi, 1999) и кошках (Lemay and Grill, 2004), моделируя функционирование спинного мозга, объединяющего сенсорную информацию. с мозговыми инструкциями и организует движение конечностей по динамически устойчивым траекториям. Мы настраиваем интерфейс декодирования и кодирования, который генерирует динамическую политику управления в форме силового поля и надежно управляет движением управляемого объекта.Нейронные сигналы записываются из моторной коры анестезированной крысы с помощью записывающей многоэлектродной матрицы. Эти сигналы преобразуются декодером в вектор силы, который применяется к устройству, которое может управлять движением объекта. После получения этого внешнего сигнала устройство перемещает объект в соответствии с его динамикой в ​​течение заранее определенного периода времени. Кодировщик сопоставляет каждое положение объекта в рабочем пространстве с шаблоном интракортикальной микростимуляции (ICMS), доставляемой в соматосенсорную кору головного мозга крысы.Это достигается с помощью стимулирующей многоэлектродной матрицы, которая обеспечивает мозг информацией о положении контролируемого объекта. Процедура калибровки интерфейса устанавливает политику управления, основанную на приближении радиального силового поля с целью приведения контролируемого объекта к целевому положению, определяемому центральной точкой равновесия поля. В описанной здесь реализации мы используем четыре различных шаблона внутрикортикальной стимуляции, и, следовательно, рабочее пространство разделено на четыре различных смежных сенсорных области.Четыре модели стимуляции отличаются друг от друга только комбинацией электродов, выбранных для доставки стимуляции. Каждый образец стимуляции состоит из серии из 10 двухфазных импульсов (100 мкА, 100 мкс / фаза, сначала катодный), подаваемых с частотой 333 Гц (Butovas and Schwarz, 2007; Semprini et al., 2012). После каждой стимуляции декодер рассматривает первые 256 мс вызванного двигательного нейронного сигнала, чтобы создать движущую силу для внешнего устройства. На рисунке 1 мы сообщаем о временном ходе после стимула зависящей от времени скорости возбуждения (среднее ± среднеквадратичное значение по 50 попыткам) вызванной нейронной активности, зарегистрированной со всех электродов массива.На растровых графиках представлено время появления по крайней мере одного выброса, записанного со всех электродов многоэлектродной матрицы.

Рис. 1. Постстимульный временной ход зависящей от времени скорости возбуждения (среднее значение ± стандартная ошибка среднего по испытаниям) и растровый график зарегистрированной нейронной активности, вызванной четырьмя различными моделями стимуляции . Каждая короткая вертикальная линия на растровых графиках представляет возникновение по меньшей мере одного выброса, записанного со всех электродов записывающей матрицы в интервале времени 1 мс.На вставке мы сообщаем о нейронной активности, зарегистрированной с каждого электрода массива микропроводов во время одного испытания.

Калибровочная сила, соответствующая каждой области, определялась вектором, направленным от центроида области к цели (цветные толстые стрелки, изображенные на рисунке 8). Задача декодера состоит в извлечении из каждой вызванной нейронной реакции результирующей силы, рассчитанной как взвешенная сумма четырех калибровочных сил, определяющих силовое поле. В частности, декодеру необходимо извлечь четыре коэффициента, соответствующих вкладу каждой из четырех калибровочных сил в декодированную силу.

2.2. Методика эксперимента

Нейронные данные были собраны у самцов крыс Long-Evans (300–400 г), анестезированных в течение всей продолжительности экспериментальных сеансов ксилазином (5 мг / кг) и смесью тилетамина и золазепама (30 мг / кг). Две краниотомии были выполнены над соматосенсорной (S1) и моторной (M1) корой, представляющей усы на одном и том же полушарии. Массив стимулирующих микропроводов (Tucker Davis Technologies – TDT) опускали перпендикулярно соматосенсорной коре на 300–500 мкм под поверхностью (AP -3.5 мм, LM +4 мм по отношению к самому заднему медиальному электроду массива). Регистрирующий массив помещали на глубину 900–1100 мкм ниже мягкой мозговой оболочки (AP -1,5 мм, LM +0,5 мм по отношению к самому заднему медиальному электроду массива) с помощью гидравлического микропривода. Эти места были выбраны из-за наличия нескольких корково-корковых связей между двумя регионами (Mao et al., 2011). Обе матрицы состоят из 16 микроэлектродов (2 ряда по 8 электродов, диаметр 50 мкм), каждый из которых отделен от соседних на 250 и 375 мкм вдоль и поперек рядов соответственно.Все эксперименты были выполнены в соответствии с DL116 / 92 итальянского правового кодекса и одобрены институциональным наблюдательным советом Университета Феррары и Министерством здравоохранения Италии (73/2008-B).

2.3. Основные модули системы BMI

Модульный двунаправленный BMI был разработан на основе базового модуля под названием Managing Unit (MU), который может быть подключен к вспомогательным модулям, каждый из которых предназначен для определенных задач, таких как декодирование нейронного сигнала, управление движением внешнего устройства и кодирование информации, полученной из внешняя среда, обеспечивающая сенсорную обратную связь.MU не требует никакой информации о конкретной реализации каждого модуля, которым может быть программное обеспечение, работающее на процессорах общего назначения, специализированное программируемое оборудование, такое как программируемые вентильные матрицы (FPGA) или нейроморфный чип. Эта модульность обеспечивает быструю и гибкую фазу прототипирования, необходимую во время исследований и разработок, при этом различные программные модули могут позволить тестировать алгоритмы, которые будут реализованы на заказном маломощном, миниатюрном имплантируемом оборудовании.

В этой реализации мы подключили пять различных вспомогательных модулей к MU, реализовав функции, необходимые для двунаправленного BMI: блок сбора данных, блок стимуляции, декодер, кодировщик и динамическую систему, как показано на рисунке 2, которые были подробно описаны в Boi et al. al. (2015a). Динамическая система (см. Boi et al., 2015b) состоит из небольшой мобильной тележки, подключенной к дозатору воды / гранул, установленной на вертикальной стене в специально изготовленном поведенческом боксе для грызунов и управляемой двумя серводвигателями, охватывающими площадь 38 × 38 см.Тележка защищена прозрачным листом акрилового стекла с прорезью, которая позволяет крысе хватать еду, если тележка находится в желаемом положении. Динамическая система была спроектирована, разработана и протестирована таким образом для использования в будущих экспериментальных сессиях с поведением испытуемых.

Рисунок 2. Реальная реализация модульного двунаправленного BMI . Блок управления реализован на плате разработки ZedBoard, которая обменивается данными через протокол дейтаграмм пользователя (UDP) с процессором TDT RZ2 BioAmp —Tucker-Davis Technologies— (система сбора данных) и базой стимулятора TDT RX7 (система стимуляции).ZedBoard подключен к нейроморфному процессору (декодеру) ROLLS, который реализует нейронную сеть, способную научиться декодировать нейронный сигнал, исходящий из моторной коры головного мозга крысы. Выходной сигнал декодера преобразуется Управляющим блоком в двумерную силу, которая преобразуется в цифровые сигналы для управления двигателями, установленными на роботизированном устройстве со свободой 2 ° (динамическая система). Динамическая система сообщает кодировщику свое конечное состояние, которое преобразуется в образец стимуляции, который затем доставляется TDT RX7 в соматосенсорную кору головного мозга субъекта, и замыкает цикл.

Основной алгоритм, работающий на MU, названный mbBMI алгоритм , отвечает за чтение пиков нейронных данных, поступающих из модуля системы сбора данных, и передачу их в декодер. Как только декодер генерирует выходной сигнал, алгоритм преобразует его в команды двигателя, используемые динамической системой. Чтобы замкнуть цикл в мозгу, алгоритм получает текущую позицию, достигнутую с внешнего устройства, и передает ее кодировщику, который возвращает следующий стимул для передачи в модуль системы стимуляции.

2.3.1. Управляющий блок

Мы реализовали модуль управления с помощью платы разработки ZedBoard TM , оснащенной Xilinx Zynq ® -7000 All Programmable System On Chip (SoC). Семейство Zynq ® -7000 объединяет многофункциональную двухъядерную систему обработки (PS) на базе ARM Cortex TM -A9 и 28-нм программируемую логику Xilinx (PL) в одном устройстве. В нашей реализации PL запускает специальный модуль, который может взаимодействовать с нейроморфными чипами, и реализует два программных модуля с именами NeuElab и Dynamical System Controller.Модуль NeuElab получает предварительно обработанные сигналы мозга от алгоритма mbBMI и направляет их в декодер и наоборот через свой аппаратный интерфейс (Zynq2Neuro, описанный в разделе 2.3.1).

MU сохраняет временное смещение каждого записанного потенциала действия относительно последней доставленной стимуляции в виде списка временных меток, связанных с идентичностью (или адресом) излучающего электрода. В конце каждого периода записи последовательности всплесков генерируются из записанных временных меток всплесков в соответствии с требованиями декодера (Раздел 2.5 и 5), а затем направляется на нейроморфный чип. MU обменивается данными с декодером, используя собственный нейроморфный асинхронный протокол связи, известный как протокол представления адресных событий (AER) (Mortara, 1998), где информация кодируется в неявной синхронизации между цифровыми импульсами (или пиками) и в идентификаторе ( или адрес) нейрона, испустившего импульс. Пики AER на выходе декодера принимаются MU и направляются в его часть динамического системного контроллера.

При получении в системе с синхронизацией MU неявная временная информация в последовательности пиков AER явно сопоставляется с адресом пика блоком TimeStamp части NeuElab MU. NeuElab состоит из двух разных FIFO, управляющих потоком данных от / к нейроморфному чипу. TX FIFO заполняется адресом нейрона, который должен получить всплеск, и временем относительно других всплесков, путем связывания значения времени задержки с блоком TimeStamp.NeuElab считывает TX FIFO и отправляет импульс нейроморфному чипу во время, указанное в задержке, адрес, связанный с этим импульсом, позволяет принимающему чипу направить импульс к соответствующему нейрону. RX FIFO заполнен спайками от нейронов нейроморфного чипа. Полученные пары адреса и относительной временной отметки затем отправляются в алгоритм BMI, который переводит записанную нейронную активность в команды для динамической системы.

Помимо управления связью AER с нейроморфным чипом, интерфейс NeuElab имеет решающее значение для конфигурации чипа через биты цифровой конфигурации и ряд настраиваемых аналоговых напряжений или токов (смещений), которые задают рабочую точку аналоговых схем.В принципе, NeuElab можно использовать для сопряжения BMI с любым нейроморфным чипом, который использует протокол связи AER. В этой реализации импульсная активность нейроморфного чипа преобразуется в двумерную силу, приложенную к динамической системе, с помощью пары аналоговых сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), генерируемых ZedBoard, которые управляют внешним объектом.

2,4. Аппаратные аспекты нейроморфного декодера

Декодер, преобразующий записанную активность мозга в двигательные команды, реализован на нейроморфном чипе.Далее мы описываем микросхему и печатную плату (PCB), которые мы разработали для соединения микросхемы с остальной системой.

2.4.1. Нейроморфный процессор ROLLS

Реконфигурируемый нейроморфный процессор интерактивного обучения (ROLLS) – это универсальный чип для нейронной сети с импульсными сигналами (Qiao et al., 2015). На рис. 3 представлена ​​микрофотография чипа. Он был изготовлен с использованием стандартного 6-металлического 180-нанометрового CMOS-процесса, занимает площадь 51,4 мм 2 и имеет примерно 12 штук.2 миллиона транзисторов. Он состоит из 256 адаптивных экспоненциальных нейронов с интеграцией и запуском, реализованных в виде аналогово-цифровой схемы со смешанными сигналами.

Рис. 3. Нейроморфный процессор ROLLS: микрофотография микросхемы нейроморфного процессора, которая выделяет большую часть своей площади нелинейным схемам синапсов для хранения памяти и распределенных массивно-параллельных вычислений . Тестовые структуры в левой нижней части микросхемы содержат схемы нейронных усилителей сверхнизкой мощности и схемы аналого-цифрового преобразования нейронных сигналов на основе пиков, которые не использовались в этой работе.

Существует 128 K синапсов, из которых 64 K могут реализовать правило пластичности Хебба (Brader et al., 2007; Mitra et al., 2009) [синапсы с долгосрочной пластичностью (LTP)] (Mostafa et al., 2014 ). Остальные 64 К синапса могут демонстрировать кратковременную депрессию и краткосрочную динамику облегчения [синапсы с краткосрочной пластичностью (STP)] и иметь два возможных программируемых разрешения весов в дополнение к возможности настроить их либо как возбуждающие, либо как тормозящие. Эти две синаптические матрицы (LTP и STP) допускают произвольное подключение на кристалле благодаря перекрестной структуре.В принципе, все соединения возможны через программируемое логическое состояние синапсов. Дополнительные цепи рядом с массивом нейронов представляют концентрацию кальция на постсинаптической стороне, необходимую для реализации алгоритма обновления веса LTP на основе спайков (Brader et al., 2007). Мы отсылаем читателя к Qiao et al. (2015) для подробного описания схем.

И архитектура нейронной сети, и параметры нейроморфного ядра полностью программируются с помощью высокоуровневой среды Python (Stefanini et al., 2014). Комбинация реконфигурируемого оборудования с платформой конфигурации на основе Python поддерживает исследование широкого спектра архитектур нейронных сетей с пиковыми импульсами и их эмуляцию в реальном времени в установках с обратной связью. Здесь это позволило нам настроить аппаратную реализацию нейронной сети с пиками, которая обучается в режиме онлайн декодировать шаблоны записанных последовательностей пиков.

2.4.2. Zynq2Neuro (Z2N)

С целью управления, программирования и взаимодействия нейроморфных чипов с управляющим модулем мы спроектировали и разработали печатную плату Zynq2Neuro (Z2N), на которой можно разместить до двух дочерних плат (DTB), на которых установлены нейроморфные чипы.Z2N подключает нейроморфные чипы к разъему FNC ZedBoard, подает питание на чипы и поддерживает связь AER и сигналы конфигурации чипа. Аналоговые смещения, которые настраивают параметры кремниевых нейронных и синаптических моделей на нейроморфном чипе, могут быть установлены либо с помощью внешних цифроаналоговых преобразователей (DAC), либо с помощью программируемых генераторов смещения (BG) на кристалле (Delbruck and Lichtsteiner, 2006 ). NeuElab вместе с платой Zynq2Neuro может управлять обеими системами, на плате Zynq2Neuro размещены 64 ЦАП, которые могут быть запрограммированы через интерфейс SPI, а также размещены необходимые сигналы для программирования различных типов BG, управляемые NeuElab, следовательно, поддерживая большую библиотеку нейроморфные чипы.Плата Z2N уже сконфигурирована для поддержки будущих функций микросхемы с помощью расширителей ввода / вывода и протокола I 2 C. Адресное пространство AER может быть расширено до 30 бит (конфигурируется как входы или выходы). Z2N (рисунок 4) может поддерживать логические уровни, питание и смещения от цифро-аналоговых преобразователей 3,3 или 1,8 В, как выбирается из первого DTB. Это означает, что на двух DTB должны быть размещены микросхемы, однородные для логических уровней. В целом Z2N может поддерживать микросхемы, изготовленные на длине волны 350 нм (3.3 В) и 180 нм техпроцесс последнего поколения (1,8 В и смешанный 1,8 / 3,3 В). Для оптимизации конструкции, адресные строки AER, некоторые биты программирования генератора смещения, I 2 C и расширитель ввода / вывода используются двумя DTB. Совместное использование адресных строк AER основано на предположении, что они находятся в трех состояниях, когда чип не отправляет и не принимает событие. Это гарантируется протоколом SCX (Mortara, 1998), но может поддерживаться также для протокола P2P (Boahen, 2000) путем добавления буферов на DTB, управляемых сигналами подтверждения (ACK) от ZedBoard.Правильная адресация события к / от чипа гарантируется зарезервированными сигналами квитирования (REQ / ACK и Bias LATCH), которые нацелены только на один из двух чипов. Z2N специально нацелен на совместимость с нейроморфными чипами, такими как ROLLS (Qiao et al., 2015), но является более общим инструментом для большинства существующих нейроморфных чипов, основанных на параллельных (или последовательном словах Boahen, 2004) протоколах AER, на Bias Генераторы конфигурируются извне с помощью последовательных интерфейсов, подобных SPI, или путем настройки внешнего напряжения.Некоторыми примерами поддерживаемых чипов являются Dynamic Vision Sensor (Lichtsteiner et al., 2008), AER EAR (Chan et al., 2007), Selective Attention Chip (Bartolozzi and Indiveri, 2009), превосходный Winner-Take-All чип (Chicca et al., 2014) и асинхронный датчик изображения, основанный на времени (Posch et al., 2010).

Рисунок 4. Схема Zynq2Neuro: блок-схема платы, позволяющая использовать нейроморфные чипы в bmBMI . Он содержит DTB с нейроморфными чипами и подключает их к ZedBoard через разъем FMC.Конфигурация микросхемы поддерживается программированием цифроаналоговых преобразователей или генератора смещения, а также расширителем ввода-вывода для цифровой конфигурации. Связь ввода / вывода AER поддерживает протоколы P2P и SCX.

2,5. Алгоритмические аспекты нейроморфного декодера

Мы подошли к задаче нейроморфного декодирования, объединив ограничения задачи классификации нескольких классов с ограничениями нейронных сетей с ограниченным разрешением синаптических весов, а также с требованиями, специфичными для ИМТ, связанными с одновременным вкладом всех четырех классов в каждую декодируемую силу. (см. раздел 2.1).

2.5.1. Нейронная сеть с кремниевым всплеском

Мы настроили микросхему ROLLS для реализации нейронной сети с прямой связью, которая использует пластичность LTP-синапсов чипа, зависящую от времени всплеска, чтобы научиться извлекать из записанная нейронная активность. Каждый из выходных нейронов сети был обучен действовать как бинарный классификатор путем повторного взвешивания характеристик входных данных, которые были распределены по его синапсам, чтобы в конечном итоге с помощью функции активации обеспечить более высокую частоту всплесков выходного сигнала для одного человека. , положительный класс ввода по сравнению с тремя другими отрицательными классами.Нейроны были сгруппированы в четыре ансамбля, каждый из которых соответствует одному из четырех стимулов. Подсчеты спайков, выдаваемые четырьмя ансамблями во время представления записей в сеть, непосредственно использовались как коэффициенты, взвешивающие вклады четырех составляющих сил, действующих на конечный эффектор ИМТ.

2.5.2. Отображение нейронных записей на нейроморфный процессор ROLLS

Алгоритм обучения на основе пиков, реализованный на чипе, основан на модели, предложенной Brader et al.(2007). Используя эту модель, нейронные сети с прямой связью могут научиться классифицировать шаблоны на основе их средней скорости. Однако в записанных нами нейронных данных основной особенностью, которая отличает один класс от других, является точная синхронизация записанных спайков, согласованная со смещением сенсорной микростимуляции (рис. 1). Поэтому преобразование входной последовательности всплесков в массив скоростей срабатывания требуется до того, как она достигнет выходного слоя. Кроме того, количество неизбыточных функций в данных должно быть достаточно большим, чтобы поддерживать устойчивую дискриминацию по всем классам, но записываемая активность была очень похожей по всем каналам записи (см. Рис. 1, вставка).Поэтому, вероятно, невозможно найти конфигурацию однослойной сети с прямой связью, которая может классифицировать записи на основе характеристик, соответствующих непосредственно каналам записи.

Чтобы согласовать характеристики данных с требованиями сети, мы сопоставили некоррелированные подвыборки спайковой последовательности с различными синапсами нейрона классификатора, используя кодирование со средней скоростью. В частности, мы объединили записанные последовательности пиков во временные интервалы 1 мс (рис. 5B) и связали каждый интервал с одним входным синапсом каждого нейрона сети (рис. 5C).Мы предоставили обучающую серию спайков Пуассона с высокой средней скоростью (100 Гц) в 400 мс для обучающих синапсов для временных интервалов, которые содержали записанные спайки и не вводили данные для остальных синапсов (рис. 5C).

Рис. 5. Ввод, обучение и использование нейроморфного декодера . (A) Для обучения декодера сенсорной коре крысы было подано четыре различных стимула. Стимулы подавались в случайном порядке, по 40 раз каждое, и во время сеанса регистрировалась активность моторной коры. (B) Активность в первые 256 мс после конец каждого стимула использовался декодером. Запись была разделена на интервалы времени 1 мс, и были отмечены интервалы, в которых по крайней мере один потенциал действия был обнаружен на любом из каналов записи. (C) Каждый раз интервал отображался в столбец из 252 обучающихся синапсов в ROLLS, при этом каждый синапс принадлежал разному постсинаптическому нейрону на чипе. Синапсы, соответствующие временным интервалам в записи, которые включали обнаруженные спайки, получали последовательность спайков Пуассона со средней частотой 100 Гц.Синапсы, соответствующие пустым временным интервалам, не получали ввода. Кроме того, кремниевые нейроны стимулировались сигналом учителя следующим образом. 252 постсинаптических нейрона были разделены на четыре ансамбля по 63, и мы связали каждый ансамбль с одним из четырех стимулов, подаваемых на сенсорную кору головного мозга крысы. Во время представления каждой записи на чип, ансамбль, соответствующий предыдущему корковому стимулу, стимулировался последовательностью импульсов Пуассона с частотой 75 Гц в качестве сигнала учителя, в то время как другие три ансамбля нейронов получали сигнал учителя с частотой 25 Гц.После обучения ROLLS не получил сигнала учителя, и каждая запись была декодирована в силу, приложенную к концевому эффектору, путем взвешивания четырех компонентов силы на количество шипов, выдаваемых каждым из четырех ансамблей.

При ограничении конечного числа (256) доступных синапсов на нейрон, был компромисс между количеством каналов записи, длительностью шаблонов записи и желаемой временной точностью. Первые 200–300 мс каждого записанного паттерна включали значительные различия между четырьмя разными классами (рис. 1), что потенциально было бы достаточно для классификатора, чтобы различать их.Основываясь на этом, вместе с наблюдением, что распределения таймингов всплесков были очень похожими по разным каналам записи, мы объединили 15 каналов записи в одну последовательность всплесков и использовали первые 256 мс записей, таким образом получив временную точность. одной мс на интервал времени. Было обнаружено, что более длительная запись с точностью до двух миллисекунд или ниже снижает производительность декодирования.

2.5.3. Задача нейронной сети

Цель ИМТ – наилучшее приближение к желаемому силовому полю на протяжении экспериментального сеанса путем взвешивания четырех компонентов силы.Для достижения этой цели существует два критерия, на основе которых декодер должен одновременно оптимизировать свое обучение. Во-первых, ему необходимо научиться классифицировать паттерны, то есть правильно выводить единственный класс, к которому действительно принадлежит каждая представленная запись, что выражается «выигрышным» (то есть наиболее активным) ансамблем выходных нейронов. Во-вторых, декодеру также необходимо предотвратить смещение трех других «проигрывающих» ансамблей силового поля в определенных направлениях в среднем по траектории концевого эффектора.То есть необходимо классифицировать записи в условиях ограничения обучения, чтобы уравнять средние результаты «проигрывающих» ансамблей. Таким образом, несмотря на сходство с классификатором, классификация отдельных записей лишь отчасти является задачей декодера.

2.5.4. Предвзятые сходства и различия между классами записей: обращение к ним с помощью гетеросинаптической конкуренции

Декодер должен был обратиться к некоторым дополнительным характеристикам записей, чтобы достичь своей цели аппроксимации желаемого силового поля в ходе эксперимента.В частности, разные классы записей различались в среднем по количеству записанных пиков, и эта разница во входной энергии могла отражаться как смещение на выходе микросхемы и, следовательно, в направлении декодированной силы в каждом испытании. Более того, хотя время всплеска было принципиальным различием между записями разных классов, некоторые моменты всплеска были общими для разных классов. Это увеличивало трудность различения разных классов. То есть разные классы имели определенный уровень перекрытия между своими характеристиками, что могло увеличить ошибки классификации.Кроме того, это перекрытие не было одинаковым для всех пар классов, то есть некоторые классы были более похожи на некоторые, чем на другие, с точки зрения общих временных интервалов всплесков (рисунок 1). Эта асимметрия может привести к дополнительным смещениям во взвешивании компонентов силы декодером, что приведет к искажению результирующего силового поля в определенных частях рабочего пространства.

Для решения этих проблем мы использовали функцию «остановить обучение» схем обучения микросхем ROLLS (см. Brader et al., 2007), который запрещает потенцирование синапсов, когда скорость постсинаптического возбуждения превышает пороговое значение. Когда определенное количество синапсов, соответствующих положительному классу нейрона, потенцируется, повышенное возбуждение от входа заставляет нейрон прекращать обучение. Это вводит гетеросинаптическую конкуренцию (Royer and Paré, 2003) к выходным нейронам чипа, которая служит (а) для нормализации выходного сигнала сети в ответ на разные классы, (б) для превращения потенцированных синапсов в дефицитный ресурс, что приводит к смещению потенцирования в сторону неперекрытия. функции, и (c) для выравнивания выхода «проигрывающих» ансамблей.Вдобавок, в сочетании с несовпадением устройств в нейроморфных цепях, это заставляет разных членов каждого ансамбля изучать немного отличающуюся границу принятия решения. Это похоже на методы повышения, используемые в машинном обучении, и улучшает производительность классификации, позволяя использовать нелинейные границы принятия решений для ансамбля за счет агрегации нескольких линейных границ, определенных нейронами-членами ансамбля.

2.5.5. Обучение нейроморфному декодеру

Для обучения нейроморфного декодера мы использовали экспериментальный сеанс, состоящий из 40 повторений каждого шаблона стимуляции (т.э., 160 вызванных записей). Во время процедуры обучения были случайным образом чередованы (рисунок 5A) и представлены процессору ROLLS 160 тренировочных испытаний, в соответствии с методом, описанным в разделе 2.5.2 (рисунки 5B, C), вместе с сигналом учителя, представляющим метку представленного Например, тип сенсорной микростимуляции, вызвавший зарегистрированный нейронный ответ. Шестьдесят три выходных нейрона были отнесены к каждому классу (рис. 5C, справа). Сигнал учителя смещал каждый нейрон, чтобы он был настроен на один класс, заставляя его активироваться со скоростью, которая максимизировала вероятность того, что синапсы нейронов были усилены, когда был представлен пример этого класса, и подавляла, когда пример других классов был представлен.Средняя скорость последовательности импульсов Пуассона, которая будет действовать как обучающий сигнал с этими свойствами, а также аналоговые параметры кремниевых нейронов и синапсов процессора ROLLS были настроены таким образом, чтобы характеристики входных данных соответствовали требованиям обучения и задачи декодирования.

2,6. Оценка показателей ИМТ

После того, как интерфейсы декодирования и кодирования были правильно откалиброваны, для тестирования системы мы запускали ИМТ, декодируя из каждого нейронного испытания двумерную силу и кодируя каждую позицию контролируемого объекта с помощью шаблона ICMS.Мы использовали тестовый набор данных нейронных записей, полученных в результате 10 повторений каждого из четырех паттернов стимуляции (то есть 40 вызванных записей), которые не были замечены ИМТ во время обучения. Мы выбрали восемь различных равноотстоящих и равноудаленных позиций в качестве начальных точек, в которых была инициализирована динамическая система, и мы запустили ИМТ 100 раз, начиная с каждой начальной позиции, получив 800 траекторий. Мы тестировали систему в двух условиях: при нормальной работе (состояние энкодера включено) каждая тестовая запись выбиралась в соответствии с текущим положением динамической системы.Альтернативное условие (кодер-ВЫКЛ) использовалось для проверки двунаправленности BMI и изученной координации между модулями кодера и декодера. В состоянии выключенного кодировщика каждое испытание выбиралось случайным образом среди всех 40 тестовых записей.

Чтобы оценить повторяемость, скорость и оптимальность сгенерированных траекторий, мы измерили количество шагов, необходимых для схождения к цели, и среднее отклонение внутри траектории (сокращенно wtv ).В частности, wtv каждой траектории определяется как Cx2 + Cy2, где C x и C y – это ковариация распределения смещения за шаг вдоль x и ось y соответственно. Мы получили среднее значение wtv путем усреднения wtv , вычисленных для каждого набора траекторий, которые начинались с одной начальной позиции.

3. Результаты

3.1. Производительность декодирования

Для оценки декодера мы использовали тестовые наборы данных, которые ранее не были видны декодеру, как описано в Разделе 2.6. Для каждого декодированного паттерна были подсчитаны выходные импульсы, произведенные каждым ансамблем нейронов (рис. 6А). Учитывая стимул, среднее количество спайков ансамбля кремниевых нейронов, соответствующих этому стимулу, было выше, чем у трех других (рис. 6В).

Рисунок 6. Выход обученного декодера . (A) Растровый график выходных выбросов обученного чипа ROLLS во время представления четырех примеров тестовых записей, каждая из которых является результатом различного типа стимула.Длина полос наверху показывает представление ввода длиной 400 мс. Во время представления четырех примеров наиболее активный ансамбль выходных нейронов соответствует истинному стимулу, вызвавшему входную запись. Подсчет импульсов выходного сигнала каждого из четырех нейронных ансамблей напрямую использовался для взвешивания каждого из четырех компонентов силового поля, чтобы в результате была получена двигательная команда, то есть сила, которая действовала на управляемый объект. Нейроны чипа сохраняли некоторую активность вскоре после прекращения ввода, в основном из-за утечки возбуждающего тока между возбуждающими нейронными электронными цепями. (B) Среднее количество импульсов на выходе для каждого ансамбля нейронов для каждого типа стимула, вызвавшего декодированную запись. Для каждого стимула соответствующий ансамбль срабатывает в среднем чаще, чем остальные три, демонстрируя аспект классификации задачи декодера. Кроме того, декодер научился для каждого стимула частично выравнивать амплитуды отклика трех несоответствующих ансамблей по сравнению со степенью различий между входными классами (см. Рисунок 1 и раздел 3.1).

Кроме того, в результате введения в кремниевые нейроны «остановки обучения» среднее количество спайков было относительно однородным для трех других ансамблей, несмотря на смещение попарного сходства между входными классами (см. Раздел 2.5.4). Чип научился подавлять это смещение, и, следовательно, декодированные результирующие силы для каждого стимула, как первоначально предполагалось, были наиболее похожи на одну из четырех сил, используемых во время фазы калибровки (цветные толстые стрелки, показанные на рисунке 8B).

Хотя задача декодера не была чистой задачей классификации и он не был оптимизирован для работы в качестве классификатора, мы также оценили его производительность при правильной классификации записей, что выражается в максимально активном ансамбле нейронов. Для 20 различных случайных разделений между обучающим и тестовым наборами эффективность классификации на тестовом наборе находилась в диапазоне от 50 до 70% правильных, с уровнем вероятности 25%.

3.2. BMI Performance

Чтобы оценить показатели ИМТ, мы провели два разных сеанса тестирования: во время первого сеанса мы установили максимальное количество шагов равным 100 в качестве правила остановки для полученных траекторий (рис. 7).BMI перемещал объект свободно в соответствии с последовательностью сил, которые применяла схема с обратной связью, и мы поместили цель в качестве начала координат осей. В каждом испытании контролируемый объект инициализировался в одной из восьми начальных позиций, и BMI генерировал одну траекторию из 100 шагов кодирования + декодирования. Мы отметили и нанесли на рисунок точку, которая была ближе всего к началу координат осей, рассматриваемых в качестве целевой точки (рисунок 7A). Для каждой исходной позиции мы повторили эксперимент 100 раз, получив 800 баллов в каждом из двух условий (синие точки для «Энкодер включен» и красные точки для «Энкодер выключен»).В состоянии ON, когда на сенсорную кору был подан стимул, это соответствовало текущему положению объекта. В состоянии OFF стимул был выбран случайным образом среди четырех возможных стимулов, таким образом, не кодируя текущее положение объекта. Распределения двух наборов точек (рис. 7B) статистически различаются (независимые образцы t -тест, p <0,001), демонстрируя уменьшение расстояния от цели на 99% и демонстрирующее, что замыкание цикла в Предложенный ИМТ имеет решающее значение для правильного движения динамической системы к цели.

Рис. 7. Тестирование показателей ИМТ с правилом остановки из 100 шагов . (A) Траектории ближайших точек к цели. Красные точки указывают для каждой траектории ближайшие точки к началу оси рабочего пространства при выключенном кодировщике, а синие точки представляют те же точки для траекторий, созданных при ВКЛЮЧЕННОМ кодировщике. Данные были собраны путем запуска ИМТ 100 раз для каждой из восьми предопределенных начальных позиций (то есть пронумерованных кружков) как при включенном, так и при выключенном кодировщике. (B) Ящичковые диаграммы распределения ближайших точек траекторий при включенном и выключенном кодировщике. Двухвыборочный t -тест, *** p <0,001.

Во втором сеансе тестирования мы смоделировали реальный эксперимент, чтобы сгенерировать моторные команды, которые приводят мобильную тележку из заранее определенных начальных положений в целевую позицию, представленную прорезью в стакане, которая позволяет крысе получать вознаграждение (Бой и др. ., 2015б). В этом сеансе, чтобы различать сходящиеся и несходящиеся траектории, мы определили цель как круговую область с радиусом 3.6 см по центру рабочего пространства. Проба считалась успешной, как только сформированная траектория достигла границ данной области. Когда это произошло, ИМТ был отключен, и тележка автоматически разместилась в центре слота, чтобы субъект мог получить награду.

На рис. 8A показаны средние траектории (синие линии) и ковариация (голубая область), полученные во время этого экспериментального сеанса с включенным кодировщиком. Различают два различных поведения (см. Рисунок S1C): если путь от начальной позиции к целевой области лежит внутри одних и тех же сенсорных областей, мы получили почти прямую траекторию.С другой стороны, когда управляемое устройство пересекает границу одной области, системы колеблются вдоль границы двух соседних областей. Это конкретное поведение не представляет собой ошибку декодирования, а скорее отражает ограничение наличия только четырех различных шаблонов стимуляции, кодирующих информацию о регионе, в котором находится устройство, без учета точного положения внутри него (Теховник, 1996; Ромо и др., 1998 ). ИМТ сходится к целевой области со 100% успехом, и это происходит по очень стабильному и прямому пути, потому что декодированные силы, полученные в ответ на одну и ту же схему стимуляции, очень похожи друг на друга как по направлению, так и по величине. .Это продемонстрировано на графиках компаса на рисунке 8B, показывающих, что силы, декодированные из нейронной активности, вызванной каждым паттерном стимуляции и используемые во время фазы тестирования (то есть черные стрелки), почти перекрываются. Для дальнейшей оценки возможностей нейроморфного декодирования мы также сообщаем о силах, используемых для калибровки моторного интерфейса ИМТ (цветные толстые стрелки на рисунке 8B), которые, особенно с точки зрения направления, почти равны большинству связанных сил, декодируемых во время ИМТ. бег.В случае включения кодировщика среднее значение wtv и шаги, необходимые для достижения целевой области, значительно уменьшаются (соответственно 92 и 80%) по сравнению со случаем выключенного кодировщика (рисунки 8C, D).

Рисунок 8. Тестирование показателей ИМТ с правилом остановки целевой области . (A) График средних траекторий. Начиная с каждой начальной точки, обозначенной пронумерованным кружком, синие линии представляют средние траектории, а голубые области представляют ковариацию траекторий по 100 испытаниям.Рабочее пространство разделено на четыре сенсорных области, по одной на каждую стимуляцию, выделенных четырьмя разными цветами. Мы определили целевую область с центром в исходной точке осей, и всякий раз, когда мобильная тележка достигает своего края, BMI считает задачу выполненной. (B) Черные стрелки представляют собой расшифрованные силы, вычисленные во время фазы тестирования BMI. Цветные толстые стрелки представляют четыре калибровочные силы, связанные с сенсорными областями. Силы были сгруппированы на основе стимула, который их порождает. (C) Среднее отклонение внутри траектории (wtv) ± SEM для всех 800 траекторий, зарегистрированных как при включенном (синяя полоса), так и при выключенном (красная полоса) кодировщике. (D) Среднее число шагов до схождения ± SEM. Красная полоса, полученная при выключенном кодировщике, довольно близка к максимально допустимому шагу (100 шагов), в то время как, когда кодер активен, количество шагов, необходимых для достижения целевой области, значительно ниже. (E) Среднее значение DT компонента ± SEM.Каждая декодированная сила была разделена на Направленная на цель – DT (величина силы, которая указывает на цель) и Ортогональная к цели – OT (часть силы, перпендикулярная директивному компоненту). Средняя величина компонента DT, полученная от сил, возникающих при выключенном кодировщике (красная полоса), намного выше, чем при активированном кодировщике (синяя полоса). Два образца t -тест, *** p <0,001).

Наконец, для каждой силы, созданной в процессе декодирования, мы измерили величину двух составляющих: составляющей силы, которая указывает на целевую точку, названной Направлено на цель – DT , и составляющей, ортогональной ей, названной Ортогонально цели – ОТ .Среднее значение DT-компоненты сильно положительно (направлено к цели) в случае включения энкодера и немного отрицательно (отклоняется от цели), когда энкодер выключен (рисунок 8E показывает увеличение на 69%). В обоих условиях (ВКЛ и ВЫКЛ) средние OT-компоненты почти равны нулю по сравнению со средним значением DT , полученным с включенным кодировщиком (соответственно, на 90 и 97% меньше). В выключенном состоянии это можно отнести к случайности движения. В состоянии ON в сочетании с увеличенной силой DT это указывает на успешное декодирование.

На рисунках S1A, B показан полный набор траекторий, собранных без использования правила остановки целевой области, соответственно, с включенным и выключенным кодировщиком. На рисунках S1C, D показан набор траекторий, используемых для построения различных панелей рисунка 8.

4. Обсуждение

В этой статье мы продемонстрировали применимость нейроморфного оборудования в системе интерфейса мозг-машина в первой демонстрации такого рода. В частности, модуль декодера ИМТ был реализован нейронной сетью с импульсами на аналогово-цифровом нейроморфном процессоре со смешанными сигналами, ROLLS, который научился выполнять в режиме онлайн декодирование нейронных записей в команды, адресованные мозгу. управляемое устройство.

Аналоговые нейроморфные схемы нейроморфного процессора ROLLS имитируют функции биологических нейронов и синапсов, заменяя биофизические свойства аналогичными свойствами подпороговой физики транзисторов. Получающиеся в результате нейронные сети с пиками работают на энергоэффективной и компактной системе для приложений распознавания образов, таких как задача декодера BMI. С другой стороны, из-за этих основополагающих принципов работы аналоговые нейроморфные цепи, подобные тем, что обнаружены в ROLLS, неточны и изменчивы, как и биологические нейронные элементы, в резком контрасте с имитацией импульсных нейронов и синапсов на цифровых нейроморфных или общих нейроморфных элементах. целевые процессоры.Задача нейроморфного декодирования дополнительно усложнялась из-за изменчивости записанных данных и перекрытия временных интервалов между классами, подлежащими различению.

Дальнейшая трудность возникла из-за того, что задача декодера не была стандартной задачей классификации, поскольку BMI требовал, чтобы декодер выводил вклад всех потенциальных классов записанной активности одновременно, предотвращая смещение среднего выходного сигнала чипа в сторону любой пары классов, даже несмотря на то, что попарное сходство между классами было необъективным.

Несмотря на эти особенности, сеть пиков, которую мы разработали, успешно освоила задачу декодирования, что позволило ИМТ работать на тех же уровнях, что и предыдущая не нейроморфная версия двунаправленного ИМТ. Это было достигнуто за счет использования двух ключевых характеристик микросхемы ROLLS: вариабельности между кремниевыми синапсами и нейронами, развернутыми в методе ансамблевого обучения, который объединяет несколько слабых классификаторов в один мощный, и гетеросинаптической конкуренции за счет функции «остановки обучения» синапсов на микросхема ROLLS, которая позволила сети сосредоточиться на отличительных особенностях входа, тем самым улучшив производительность классификации и уменьшив отражение смещенных сходств во входных данных на выходных данных обученной сети.Ключевой особенностью декодера является то, что импульсный выходной сигнал нейроморфного чипа напрямую используется для вычисления силы, управляющей конечным эффектором. Компоненты силы были взвешены по количеству импульсов на выходе чипа, что стало важным шагом на пути к использованию нейроморфного оборудования не только в качестве декодера, но и в качестве контроллера протеза.

4.1. Особенности предлагаемого нейроморфного декодера

Установка, которую мы предлагаем, была разработана в качестве первоначального доказательства прототипа концепции для оценки потенциала нейроморфных аппаратных вычислений в ИМТ и определения его ограничений; в этом контексте эта работа показывает, что даже на этом уровне технически возможна интеграция нейроморфного оборудования в установки, характеризующиеся сложностью двунаправленного ИМТ.Наши результаты показывают, что, несмотря на низкую точность, низкое разрешение и шумные (но компактные и маломощные) аналоговые электронные схемы в нейроморфном чипе, построенная таким образом система может распознавать многомерные входные шаблоны. В частности, результаты демонстрируют, как это нейроморфное оборудование может быть настроено для создания правильных средних сил по траектории контролируемого объекта (рис. 8A), несмотря на то, что силы, декодированные из отдельных записей, могут сильно отклоняться от цели (рис. 8B) из-за на вклады всех четырех компонентов силы в сочетании с несбалансированными входами (Рисунок 1).Уникальным аспектом конкретного используемого нейроморфного оборудования является его способность изучать эти требовательные к вычислениям задачи с помощью встроенных в кристалл схем пластичности на основе всплесков в реальном времени, в отличие от изучения сетевых параметров в автономном режиме и их настройки во время работы. время. Гибкость, обеспечиваемая инфраструктурой цифровой связи на основе событий и встроенными в чип цифровыми регистрами, рядом с подпороговыми аналоговыми нейроморфными схемами, позволяет использовать эту систему в различных задачах, требующих декодирования или классификации сенсорных данных в реальном времени. входы или кодирование желаемых выходов в реальном времени.Хотя аналоговые схемы имеют постоянные времени порядка миллисекунд (для обеспечения биологического реализма и, что важно, для минимизации энергопотребления), характеристики отклика чипа в реальном времени на уровне сети имеют чрезвычайно малые задержки (например, , ниже десятков микросекунд). Это позволяет чипу декодировать нейронную активность в режиме реального времени в цикле BMI в пределах одного временного шага работы динамической системы, узкое место которой определяется не декодером, а интервалом между стимулами.Средняя потребляемая мощность микросхемы, которая, по измерениям, составляет примерно 4 мВт, что позволяет конкурировать с современными DSP и намного ниже, чем у маломощных вычислительных блоков общего назначения, которые можно использовать для запуска программного обеспечения для распознавания образов. . Однако стоит отметить, что, поскольку в текущей конфигурации нейроморфный чип связан с дополнительными устройствами, в основном используемыми для прототипирования и отладки, для всей системы требуется дополнительная относительно высокая мощность и площадь.

4.2. Ограничения системы и предлагаемые будущие дополнения

Простота однослойной сети с прямой связью, состоящей всего из 252 нейронов, которая использовалась для этого конкретного приложения, демонстрирует ограничения и вычислительную мощность физических экземпляров нейронных сетей с пиками и предполагает дальнейшее развитие аналогового нейроморфного оборудования и алгоритмов на основе пиков. может дать вычислительную мощь, но с низким энергопотреблением, альтернативу программному обеспечению и обычным процессорам для широкого спектра задач.Что касается, в частности, нейроморфного декодера ИМТ, дальнейшая работа может позволить сделать два конкретных улучшения и дополнения.

Во-первых, настоящая реализация обращается к сложной временной динамике записей с этапом обработки, вводимым между нейронной записью и выходным слоем нейронной сети и выполняемым вне кристалла, который преобразует временную динамику записей в пространственный шаблон. ввод в микросхему. Хотя предложенный метод подходит для представленной системы, мы изучаем альтернативные алгоритмы и архитектуры нейронных сетей, которые потенциально могут декодировать и распознавать эти типы пространственно-временных паттернов полностью на кристалле.Таким образом, микросхема может напрямую принимать записанную последовательность пиков и работать с ней без необходимости промежуточного этапа хранения вне кристалла. Это стало бы возможным благодаря работе ROLLS в реальном времени с постоянными времени, которые соответствуют константам реальных нейронов. В этом направлении Корради и Индивери (2015) выполняют задачу бинарной классификации пространственно-временных записей зебра вьюрка, используя резервуарные вычисления на кремниевых нейронах ROLLS, что демонстрирует, что будущее развитие этих типов методов может позволить их применение на ИМТ.

Отдельно следует отметить, что здесь BMI работает с дискретными временными шагами. Это позволило нам вставить этап обработки, который вводит записанные значения времени пиков в виде шаблонов с кодированием скорости в микросхему ROLLS без потери целостности системы. Тем не менее, это будет серьезным препятствием для интеграции модуля декодирования в будущие непрерывно работающие BMI. С другой стороны, ограничение не связано с самой микросхемой ROLLS. Чип не имеет внутренних часов, которые необходимо синхронизировать с выбранными временными точками.Он скорее распознает входные данные, в которых время представляет себя в статистике поезда шипов. Это означает, что удаление любого преобразования вне кристалла, которое является промежуточным звеном ввода, также позволит использовать чип в оперативном режиме в установках BMI в непрерывном времени.

В качестве дальнейшего усовершенствования в будущем можно использовать тот факт, что сеть обучается в режиме онлайн, чтобы позволить декодеру адаптироваться к изменениям в нейронных откликах с течением времени. В частности, в текущей реализации декодер обновляется постепенно после представления каждого обучающего шаблона.Обучающие входные данные комбинируются с сигналом учителя, который смещает разные нейроны, чтобы усилить или ослабить их связи с различными характеристиками входных данных, путем наложения различных уровней срабатывания выходных сигналов во время представления различных входных классов. После тренировки мы используем чип для декодирования новых записей активности мозга. Функция онлайн-обучения не имеет решающего значения для демонстрации производительности ИМТ в его текущем экземпляре, но может стать полезной в будущих хронически имплантированных установках, которые должны адаптироваться к непрерывным медленным изменениям характера записываемых сигналов.В такой будущей реализации обучение может продолжаться во время использования микросхемы в качестве обученного декодера. Поскольку обученные кремниевые нейроны реагируют с высокой частотой возбуждения на соответствующие входные классы и с более низкой частотой на другие классы, нейроны могут смещаться, чтобы продолжить правильную адаптацию своих синапсов к входным паттернам в отсутствие внешнего сигнала учителя. Это станет возможным после настройки параметров синаптической динамики STDP ROLLS для включения потенцирования и депрессии в диапазонах частоты возбуждения, которые выдают обученные нейроны при декодировании входных данных.

4.3. BMI Модульность

По мере ускорения технологического и научного прогресса он открывает новые возможности для улучшения качества жизни миллионов людей. Междисциплинарная область интерфейсов мозг-машина в значительной степени зависит от быстрой эволюции в различных вовлеченных областях (Nicolas-Alonso and Gomez-Gil, 2012). Тем не менее, сложность систем BMI, взаимозависимость их компонентов делают их очень сложными в управлении, тестировании, изменении и обновлении.Наша работа предлагает возможное решение этой проблемы, предлагая новую модульную реализацию, которая позволяет модифицировать или обновлять каждый модуль без изменения всей системы.

Модульность позволяет разрабатывать различные части BMI в разных лабораториях и собирать полную систему, подключая эти части как модули. Такая структура упрощает и повышает надежность как реализации отдельного модуля, так и его интеграции в полную систему. Параллельная разработка компонентов может также ускорить окончательную реализацию устройства, компактного и достаточно мощного, чтобы его можно было использовать в качестве клинического инструмента, способного передавать данные между мозгом и внешними устройствами по беспроводной сети через имплантированный интерфейс (Azin et al., 2011; Fan et al., 2011; Бортон и др., 2013; Angotzi et al., 2014). В этой работе мы также продемонстрировали, что модульная архитектура не влияет на показатели BMI, продемонстрировав результаты, сопоставимые с результатами, достигнутыми в Vato et al. (2012); Этот результат предполагает, что системы BMI, разработанные в других лабораториях, также могут быть повторно реализованы в модульном режиме. Чтобы помочь заинтересованным ученым в этом, большая часть материалов, используемых в этом проекте, находится в свободном доступе на веб-сайте Si-Code: http: //www.sicode.eu / results / software.

5. Выводы

Актуальность нейроморфных технологий в проектировании интерфейсов мозг-машина демонстрируется успешной работой в этой области (см. Dethier et al., 2013; Barsakcioglu et al., 2014; Hogri et al., 2015, как неполный перечень). Примеры). Основными особенностями нейроморфных реализаций являются низкое энергопотребление, работа в реальном времени, адаптивность и компактность. Моделирование показывает, что аппаратные нейронные сети Spiking могут успешно декодировать активность нейронов для кортикальных имплантатов с замкнутым контуром (Dethier et al., 2013), а специальный рабочий прототип способен заменить функцию обучения мозжечка у крыс (Hogri et al., 2015). Наша работа расширяет этот подход, предлагая модульную и реконфигурируемую схему, посредством которой нейроморфный чип может использоваться для реализации различных алгоритмов и функций BMI; В частности, мы продемонстрировали этот подход, используя чип в качестве нейронного декодера. Мы также исследовали влияние использования нейроморфного декодера в такой замкнутой системе, сравнив его производительность с ранее разработанной в нашей лаборатории.

Как у Vato et al. (2012) мы замкнули петлю с мозгом, расшифровав нейронную активность, вызванную различными паттернами внутрикортикальной микростимуляции, выбранными кодировщиком. Даже если мы не декодируем от анестезированных субъектов какой-либо волевой ввод, эту систему, устанавливающую двунаправленное взаимодействие между мозгом и внешним устройством, необходимо рассматривать как первый необходимый шаг к разработке будущих экспериментов с участием субъектов, контролирующих движения тела. небольшая мобильная тележка, подключенная к диспенсеру для воды или еды (Boi et al., 2015b). Уникальные характеристики нейроморфного декодера позволят нашему модульному двунаправленному ИМТ интегрировать волевой компонент активности мозга в схему декодирования и исследовать интеграцию волевого ввода с автоматическим ответом мозга при управлении движением внешнего устройства.

Авторские взносы

FB, VD, FD и CB спроектировали, построили и отладили аппаратную и программную инфраструктуру для mbBMI. TM и GI реализовали алгоритм обучения и декодирования на основе спайков на нейроморфном процессоре ROLLS.FB и AV провели эксперименты и собрали нейронные данные. FB, VD и TM выполнили весь анализ, представленный в статье. Все авторы внесли свой вклад в написание и редактирование рукописи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Исследование поддержано программой ЕС Future & Emerging Technologies (FET) в рамках гранта SI-CODE (284553), EU ERC Grant NeuroP (257219) и Global Research Outreach (GRO ) Программа.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fnins.2016.00563/full#supplementary-material

Список литературы

Ангоци Г. Н., Бой Ф., Зордан С., Бонфанти А. и Вато А. (2014). Программируемая беспроводная система записи и стимуляции поведения небольших лабораторных животных с обратной связью. Sci. Реп. 4: 5963. DOI: 10.1038 / srep05963

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Азин, М., Гуггенмос, Д. Дж., Барбей, С., Нудо, Р. Дж., И Мохсени, П. (2011). ИС для интракорковой микростимуляции с питанием от батареи для интерфейса мозг-машина-мозг. IEEE J. Solid State Circ. 46, 731–745. DOI: 10.1109 / JSSC.2011.2108770

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Barsakcioglu, D. Y., Liu, Y., Bhunjun, P., Navajas, J., Eftekhar, A., Jackson, A., et al. (2014). Аналоговая интерфейсная модель для разработки систем сортировки нейронных спайков. IEEE Trans.Биомед. Circ. Syst. 8, 216–227. DOI: 10.1109 / TBCAS.2014.2313087

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бицци Э., Мусса-Ивальди Ф. А. и Гистер С. (1991). Вычисления, лежащие в основе выполнения движения: биологическая перспектива. Наука 253, 287–291.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Боахен, К. А. (2000). Двухточечная связь между нейроморфными чипами с использованием адресных событий. IEEE Trans.Circ. Syst. II Аналоговая цифра. Сигнальный процесс. 47, 416–434. DOI: 10.1109 / 82.842110

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боахен, К. А. (2004). Последовательный адрес-событие в пакетном режиме: конструкция передатчика. IEEE Trans. Circ. Syst. Обычный Пап. 51, 1269–1280. DOI: 10.1109 / TCSI.2004.830703

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бой Ф., Диоталеви Ф., Стефанини Ф., Индивери Г., Бартолоцци К. и Вато А. (2015a). «Модульная конфигурируемая система для двунаправленных интерфейсов мозг-машина с обратной связью», 7-я Международная конференция IEEE / EMBS по нейронной инженерии (NER) (Монпелье: IEEE), 198–201.

Бой Ф., Семприни М., Ивальди Ф. А. М., Панцери С. и Вато А. (2015b). «Двунаправленный интерфейс мозг-машина, соединяющий тревожных грызунов с динамической системой», 37-я ежегодная международная конференция IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) (Милан: IEEE), 51–54.

Бортон, Д. А., Инь, М., Асерос, Дж., И Нурмикко, А. (2013). Имплантируемый беспроводной нейронный интерфейс для записи динамики корковых цепей движущихся приматов. Дж.Neural Eng. 10: 026010. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 10/2/026010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бутон К. Э., Шайхуни А., Аннетта Н. В., Бокбрейдер М. А., Фриденберг Д. А., Нильсон Д. М. и др. (2016). Восстановление коркового контроля функционального движения у человека с квадриплегией. Природа 533, 247–250. DOI: 10.1038 / природа17435

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брадер, Дж.М., Сенн, В. и Фуси, С. (2007). Изучение реальных стимулов в нейронной сети с синаптической динамикой, управляемой спайками. Neural Comput. 19, 2881–2912. DOI: 10.1162 / neco.2007.19.11.2881

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бутовас С. и Шварц К. (2007). Психофизика обнаружения внутрикортикальной микростимуляции в первичной соматосенсорной коре крыс. Eur. J. Neurosci. 25, 2161–2169. DOI: 10.1111 / j.1460-9568.2007.05449.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чан, В., Лю, С.-К., и ван Шайк, А. (2007). Aer ear: подобранная пара кремниевых улиток с интерфейсом представления адресных событий. IEEE Trans. Circ. Syst. Я обычный папа. 54, 48–59. DOI: 10.1109 / TCSI.2006.887979

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chicca, E., Stefanini, F., Bartolozzi, C., and Indiveri, G. (2014). Нейроморфные электронные схемы для построения автономных когнитивных систем. Proc. IEEE 102, 1367–1388. DOI: 10.1109 / JPROC.2014.2313954

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Корради, Ф.и Индивери Г. (2015). Нейроморфная система нейронной записи на основе событий для интеллектуальных интерфейсов мозг-машина. IEEE Trans. Биомед. Circ. Syst. 9, 699–709. DOI: 10.1109 / TBCAS.2015.2479256

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Данги С., Гауда С., Хелиот Р. и Кармена Дж. М. (2011). «Адаптивная фильтрация Калмана для замкнутых систем интерфейса мозг-машина», 5-я Международная конференция IEEE / EMBS по нейронной инженерии (NER) (Канкун: IEEE), 609–612.

Delbruck, T., and Lichtsteiner, P. (2006). «Полностью программируемый генератор тока смещения с разрешением 24 бита на смещение», 2006 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (Kos: IEEE), 4.

Детье, Дж., Нуюджукиан, П., Рю, С. И., Шеной, К. В., и Боахен, К. (2013). Разработка и проверка декодера нейронной сети в режиме реального времени для интерфейсов мозг-машина. J. Neural Eng. 10: 036008. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 10/3/036008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вентилятор, Д., Rich, D., Holtzman, T., Ruther, P., Dalley, J. W., Lopez, A., et al. (2011). Беспроводная многоканальная система записи для свободно ведущих мышей и крыс. PLoS ONE 6: e22033. DOI: 10.1371 / journal.pone.0022033

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hochberg, L.R., Bacher, D., Jarosiewicz, B., Masse, N.Y., Simeral, J.D., Vogel, J., et al. (2012). Дотягивайтесь до людей с тетраплегией с помощью нейронно-управляемой роботизированной руки. Природа 485, 372–375.DOI: 10.1038 / nature11076

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хогри Р., Бамфорд С. А., Тауб А. Х., Магал А., Дель Джудиче П. и Минц М. (2015). Нейро-вдохновленный нейропротез с замкнутым контуром на основе модели для замены функции обучения мозжечка у анестезированных крыс. Sci. Реп. 5: 8451. DOI: 10.1038 / srep08451

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Leuthardt, E.C., Schalk, G., Моран Д. и Одеманн Дж. Г. (2006). Новый мир моторного нейропротезирования: нейрохирургическая перспектива. Нейрохирургия 59, 1–14. DOI: 10.1227 / 01.NEU.0000221506.06947.AC

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lichtsteiner, P., Posch, C., and Delbruck, T. (2008). Асинхронный датчик временного контраста 128 × 128 120 дБ с задержкой 15 мкс. IEEE J. Solid State Circ. 43, 566–576. DOI: 10.1109 / JSSC.2007.7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мао, Т., Кусефоглу, Д., Хукс, Б. М., Хубер, Д., Петряну, Л., и Свобода, К. (2011). Нейронные цепи дальнего действия, лежащие в основе взаимодействия сенсорной и моторной коры. Neuron 72, 111–123. DOI: 10.1016 / j.neuron.2011.07.029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Митра С., Фуси С. и Индивери Г. (2009). Классификация сложных паттернов в режиме реального времени с использованием обучения на основе спайков в нейроморфных СБИС. IEEE Trans. Биомед. Circ. Syst. 3, 32–42.DOI: 10.1109 / TBCAS.2008.2005781

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мортара А. (1998). «Инфраструктура импульсной связи / вычислений для аналоговых систем восприятия СБИС», в Neuromorphic Systems Engineering , ed T. S. Lande (Бостон, Массачусетс: Kluwer Academic Publishers), 201–215.

Мостафа Х., Корради Ф., Стефанини Ф. и Индивери Г. (2014). «Гибридная аналоговая / цифровая схема обучения пластичности, зависящая от времени всплеска для нейроморфных многонейронных архитектур СБИС», в IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) (Melbourne: IEEE), 854–857.

Орсборн, А. Л., Мурман, Х. Г., Овердуин, С. А., Шанечи, М. М., Димитров, Д. Ф., и Кармена, Дж. М. (2014). Адаптация декодера с обратной связью формирует пластичность нейронов для умелого нейропротезного контроля. Neuron 82, 1380–1393. DOI: 10.1016 / j.neuron.2014.04.048

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пош, К., Матолин, Д., и Вольгенанн, Р. (2010). «Асинхронный датчик изображения с динамическим ШИМ адресом и событием с динамическим диапазоном QVGA 143 дБ со сжатием видео на уровне пикселей без потерь», в IEEE International Solid-State Circuits Conference- (ISSCC) (Сан-Франциско, Калифорния: IEEE), 400–401.

Qiao, N., Mostafa, H., Corradi, F., Osswald, M., Stefanini, F., Sumislawska, D., et al. (2015). Реконфигурируемый нейроморфный процессор для обучения в режиме онлайн, содержащий 256 нейронов и 128k синапсов. Фронт. Neurosci. 9: 141. DOI: 10.3389 / fnins.2015.00141

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ромо Р., Эрнандес А., Зайнос А. и Салинас Э. (1998). Соматосенсорная дискриминация на основе корковой микростимуляции. Природа 392, 387–390.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Семприни М., Бенничелли Л. и Вато А. (2012). «Параметрическое исследование внутрикортикальной микростимуляции поведения крыс для развития искусственных сенсорных каналов», , 2012 г., Ежегодная международная конференция Общества инженеров в медицине и биологии IEEE, (Сан-Диего, Калифорния), 799–802.

Стефанини Ф., Нефтчи Э. О., Шейк С. и Индивери Г. (2014). Pyncs: микроядро для высокоуровневого определения и настройки нейроморфных электронных систем. Фронт. Нейроинформ. 8:73. DOI: 10.3389 / fninf.2014.00073

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шимански, Ф. Д., Семприни, М., Мусса-Ивальди, Ф. А., Фадига, Л., Панцери, С., и Вато, А. (2011). «Динамический интерфейс мозг-машина: новая парадигма двунаправленного взаимодействия между мозгом и динамическими системами», , 2011 г., Ежегодная международная конференция IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (Бостон, Массачусетс: IEEE), 4592–4595.

Теховник, Э. Дж. (1996). Электрическая стимуляция нервной ткани для вызова поведенческих реакций. J. Neurosci. Методы 65, 1–17.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Треш, М. К., и Бицци, Э. (1999). Ответы на микростимуляцию позвоночника у крыс с хроническим спинальным синдромом и их связь с системами спинного мозга, активируемыми низкопороговой кожной стимуляцией. Exp. Brain Res. 129, 401–416.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Вато, А., Семприни, М., Маджолини, Э., Шимански, Ф. Д., Фадига, Л., Панцери, С. и др. (2012). Формирование динамики двунаправленного нейронного интерфейса. PLoS Comput. Биол. 8: e1002578. DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1002578

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вато А., Шимански Ф. Д., Семприни М., Мусса-Ивальди Ф. А. и Панцери С. (2014). Алгоритм двунаправленного интерфейса мозг-машина, который аппроксимирует произвольные силовые поля. PLoS ONE 9: e

.DOI: 10.1371 / journal.pone.00

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wolpaw, J. R., Birbaumer, N., Heetderks, W. J., McFarland, D. J., Peckham, P.H., Schalk, G., et al. (2000). Технология интерфейса мозг-компьютер: обзор первой международной встречи. IEEE Trans. Rehab. Англ. 8, 164–173. DOI: 10.1109 / TRE.2000.847807

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *