Современные методы коммуникации развиваются с молниеносной скоростью, появляются новые способы передачи информации, посылок и грузов. Невозможно представить себе ни одно предприятие, которое не использовало бы государственную почту для отправки и получения документов контрагентам, электронную почту для переписки с поставщиками и клиентами, а также внутренний мессенджер, обеспечивающий постоянную связь между отделами и сотрудниками в целом.
Развивая бизнес и приобретая грузовые, а так же легковые автомобили, возникает потребность в мониторинге транспорта. Нечистых на руку наемных водителей сейчас много, поэтому сторонний контроль заставит их поступать по чести и не обманывать своего работодателя. Для этих задач сегодня существует система ГЛОНАСС мониторинга транспорта, помогающий диспетчеру наблюдать за перемещением, расходом топлива и многим другим удаленно.
Как позаботиться о надежной транспортировке своих грузов разобрались, а теперь разберемся, как быстро и даже конфиденциально передавать информацию. Считаете, конфиденциальность данных невозможна в наше время? Итак, вернемся к теме создания и применения пневмопочты.
Современные системы пневмопочты используются повсеместно не только как архаичный метод передачи информации и посылок, но и как инструмент коммуникации, который обеспечивает быструю и точную связь внутри предприятий и целых заводов.
Идея перемещать небольшие грузы внутри полых трубок посредством сжатого воздуха родилась в умах людей очень давно. Еще древнегреческий мыслитель и инженер Герон Александрийский описал этот способ доставки корреспонденции в своем трактате «Механика». Система пневмопочты, придуманная древним греком, была весьма оригинальной для своего времени идеей, но технический уровень античности не позволил реализовать ее на практике.
Первая реально работающая пневмопочта была сконструирована гораздо позже, в конце семнадцатого века, а в повсеместный обиход этот способ доставки корреспонденции вошел спустя еще сто пятьдесят лет. Первая действующая станция пневмопочты начала работать в тысяча восемьсот пятьдесят третьем году в Лондоне, а уже к концу девятнадцатого века подобные системы работали во многих европейских столицах – Вене, Париже, Берлине. Еще большее развитие системы пневматической почты получили в начале прошлого века, когда открылись станции в Глазго, Ливерпуле, Манчестере, Филадельфии и других крупных городах. В двадцатые годы появились подобные системы и в нашей стране. Первая в СССР пневмопочта заработала в Москве и Ленинграде.
Основные преимущества в использовании систем пневмопочты
- Освобождается много рабочего времени, которое ранее тратилось на транспортировку бумаг и прочих документов;
- Пневматическая почта может быть с лёгкостью модернизирована, что поможет быстро увеличить систему или добавит ей функциональности;
- Данное оборудование при условиях правильной эксплуатации очень надёжно;
- Высокая скорость доставки капсул;
- Возможность проложить трубопроводную магистраль из одного здание в другое.
Как работает пневмопочта
Распространение получили два вида пневмопочты, работающие на различных принципах. В первом случае капсула пневмопочты, внутрь которой вложен необходимый документ, приводится в движение с помощью сжатого воздуха, нагнетаемого специальным компрессором в трубопровод. С тыльной стороны капсулы создается избыток давления, который толкает ее вперед. Во втором случае, наоборот, давление в трубе перед пневмопосылкой многократно снижается мощной помпой, выкачивающей воздух из системы. Использование первого алгоритма работы позволяет сообщать капсулам более высокую скорость движения, однако создание в трубе давления, многократно превышающего атмосферное, предъявляет повышенные требования к прочности трубы для пневмопочты. На сегодняшний день используются комбинированные системы, которые сначала создают разрежение, а потом – избыточное давление в трубах.
Пересылка отправления в системе пневматической почты включает в себя четыре фазы. Первая фаза – загрузка капсулы в станцию отправителя. Далее пневмокапсула начинает двигаться от станции отправления к компрессору благодаря создаваемому последним разряжению. От компрессора к станции получателя движение происходит под воздействием нагнетаемого компрессором высокого давления. Далее станция получателя принимает и выдает капсулу.
Перед прибытием пневмокапсулы в пункт назначения скорость ее движения замедляется выпуском противодействующего потока воздуха. Это позволяет достичь плавного торможения посылки и избежать ее повреждения в результате слишком сильного удара на финише.
Аэродинамика конверта: Капсулы для пневмопочты
Для пересылки документов и небольших грузов по пневматическим системам используются специальные капсулы, которые сконструированы таким образом, чтобы исключить повреждение вложения. Обычно капсула изготавливается в виде цилиндра с полостью для грузов внутри. Современные пневмокапсулы производятся из ударопрочного пластика. Диаметр такой капсулы лишь немногим меньше диаметра пневматической трубы. Это позволяет затрачивать меньше энергии на транспортировку – уменьшается давление, необходимое для движения груза в системе. С другой стороны, зазоры между капсулой и стенками трубы достаточны, чтобы исключить застревание капсулы в процессе транспортировки. В зависимости от сферы использования, внутреннее пространство капсулы оснащается различными штативами и площадками для крепления вложения, а также специальными вставками, дополнительно оберегающими хрупкие грузы. Обычно их диаметр составляет 110 сантиметров, а масса заполненной грузом капсулы редко превышает один килограмм.
Наследники котлов Папена: современные воздуходувки для пневмопочты
Прогресс в проектировании и производстве пневмосистем не стоит на месте — современная пневмопочта, оборудование которой управляется сложными электронными микроконтроллерами, гораздо надежнее своих механических предшественников. Не менее надежными стали и нагнетающие давление в систему вихревые воздушные насосы, в обиходе именующиеся воздуходувками.
Современные воздуходувки проектируются и изготавливаются с учетом трех основных требований, предъявляемых заказчиками. Эти машины должны быть весьма экономичными при достаточно высокой производительности, иметь длительную межремонтную наработку, и занимать не слишком много места. В связи с этим передовые производители используют преимущественно вихревыми компрессорами. Именно такие воздуходувки использует пневмопочта hanter. В сравнении с устаревшими поршневыми системами, такие компрессоры потребляют содержать гораздо меньше движущихся частей, что позволяет не только снизить потребление электроэнергии, но и увеличить ресурс механизма. Благодаря этому работа пневмопочты становится более надежной и стабильной.
Пневмозаряд
Так как обычного воздуха для столь мощного выстрела недостаточно, в пневмозарядах(или же патронах) используется газ ОБХ, выпускаемый в нескольких модификациях. Состав и производственная технология газа засекречены, патроны поставляются главблокам согласно строгому плану.
Этот газ обладает крайне высокой потенциальной энергией, и при контакте с катализаторам преобразует её в кинетическую. Один патрон содержит в себе от 5 до 15 см3 газа, в зависимости от его типа. Каждый главблок получает по несколько патронов каждого вида, или же только нескольких, в зависимости от блока.
Ни в коем случае нельзя допускать попадания патронов в руки противника, а потому при вероятности подобного исхода их следует уничтожить.
Проектирование пневмопочты
Особенности проектирования пневмопочты
Статья описывает процесс разработки конфигурации пневматической почты.
Для примера рассматривается проектирование пневмопочты для медицинского учреждения, однако описываемые принципы распространяются и на проектирование систем для других отраслей. Вопросы качества оборудования и монтажа не рассматриваются в данной статье.
Современная пневматическая почта (PTS) с 1960-х годов применяется в медицинских учреждениях. При этом на сегодняшний день интерес к применению пневмопочты в больницах наиболее высокий, и ее значение для общей эффективности больницы постоянно возрастает. Пневматическая почта все в большей степени обеспечивает эффективное решение многих основных транспортных задач в медицинских учреждениях.
Успешное внедрение PTS зависит от того, соответствует ли ее конфигурация объективным требованиям учреждения. Понимание особенностей проектирования PTS приводит к более качественным реализациям, которые обеспечивают высокий уровень производительности и высокий уровень удовлетворенности пользователей оборудованием, быстрой окупаемости инвестиций.
Основные критерии для разработки конфигурации системы пневмопочты:
- Четкое понимание о том, что будущий пользователь потенциально собирается транспортировать по пневмопочте;
- Прогноз вероятной потребности в объемах пересылки материалов по PTS на основе оценки методов работы предприятия, и того, как система будет фактически использоваться персоналом больницы;
- Виртуальное моделирование будущей конфигурации пневмопочты для обработки прогнозируемых объемов пересылки, с учетом вероятного роста трафика и расширения системы. Подробнее→ ;
- Оценка необходимости и целесообразности внедрения дополнительных функций;
- Оценка окупаемости.
Требования к производительности
Благодаря повышению уровня автоматизации лабораторий и электронному документообороту, физическая транспортировка образцов из точки забора в лабораторию напрямую влияет на эффективность работы учреждения. Пневмопочта в больнице предназначена в том числе повысить качество преаналитического этапа лабораторной диагностики, сокращая время от момента забора до начала обработки образцов.
В типичной крупной больнице: центральная лаборатория, станция переливания крови, центральный аптечный склад, могут находиться на большом удалении от палатных и реанимационных отделений, операционных блоков, приемного отделения, поликлиники. Часто эти службы располагаются в отдельно стоящих зданиях. Логистика материалов в таких ситуациях также осложняется потоком пациентов, наличием зон с ограничением доступа, шлюзов, загрузкой лифтов, этажностью зданий.
Тщательно спроектированная сеть PTS способна доставлять материалы за несколько минут в любую точку больницы. Особенно это важно для экстренных отправок.
в больницах СПб, применяющих пневмопочту Swisslog, данные показатели не превышают 6 минут для самых удаленных участков системы, при штатной работе.
Эта производительность реально достижима, но для многих установок производительность жертвуется в угоду экономии затрат. Это часто не осознанное решение, непонимание влияния, которое оказывает урезание спецификации на общую производительность пневмопочты. По мере того, как размер, сложность системы PTS и потребность в ней будут увеличиваться, возрастет и ее неэффективность из-за плохо проработанной и реализованной конфигурации. Подобная система пневмопочты может создать больше новых трудностей, чем тех, для устранения которых она и была внедрена.
Материалы для пересылки
Список потенциальных полезных нагрузок будет включать: лабораторные образцы, аптечные заказы, препараты крови, документацию и многое другое. Основной задачей систем пневмопочты является пересылка лабораторных образцов.
Чтобы правильно приступить к проектированию сети PTS, недостаточно оценить общие количественные показатели по объемам и частоте пересылки за временной период, необходимо применить некую классификацию.
Производители систем пневмопочты, как правило, не являются экспертами по отдельным грузам, которые предполагаются к транспортировке посредством PTS. Зачастую, больничная политика диктует, что может быть отправлено через их систему PTS и как это должно быть упаковано.
В общем случае, если материал умещается в контейнере PTS и не превышает его предельных значений по весу, его можно отправить, при условии, что приняты соответствующие меры по упаковке и соблюдены требования для конкретного материала.
Например, но не ограничиваясь:
- Объемы и частота плановой пересылки, направление;
- Объемы и частота экстренной пересылки. Текущие и прогнозируемые показатели, направление;
- Виды образцов, планируемые к пересылке, которые допустимо или не допустимо пересылать в одном контейнере;
- Пиковые нагрузки. Например, плановый объем из процедурных кабинетов поликлиники в центральную лабораторию в утренние часы приема;
- Пересылка между лабораториями
При этом необходимо учитывать, что план работы служб может быть скорректирован после внедрения пневмопочты. И нагрузка на систему пневмопочты будет отличаться от исходных расчетов.
Например – плановые образцы не аккумулируются на отделении, а сразу небольшими партиями отправляются в лабораторию. Происходит дробление рассчитанных объемов, увеличение частоты пересылки с одновременным уменьшением полезной нагрузки контейнеров.
Не спрогнозированное увеличение нагрузки, из-за сокращения локальных пунктов экспресс диагностики по мере внедрения и эксплуатации пневмопочты, для целей рационального расходования бюджетов учреждения и более полной загрузки мощностей центральной лаборатории.
Детально проработанные данные по объемам, позволят рассчитать более точные показатели потребности производительности системы.
Объемы пересылки и расстояния. Пример
Абсолютно важно прогнозирование объема трафика на каждом участке системы в периоды пиковой активности, так как пневмопочта имеет ограниченную пропускную способность. Как правило, по одной линии одновременно можно пересылать только один контейнер. Система, состоящая из нескольких линий, может одновременно транспортировать соответствующее количество контейнеров. При этом максимальная пропускная способность каждой линии зависит от протяженности трассы и скорости пересылки.
Рассмотрим условную систему пневмопочты для больницы на 260 коек. Основная задача системы – пересылка биоматериалов из отделений в лабораторию.
- Пневмопочта состоит из 6 линий — 2 линии для лаборатории и 4 линии для отделений. Все линии стандартные и предназначены для транспортировки только одного контейнера за одну процедуру пересылки.
- Диаметр — 110 мм. 20 автоматических станций – 18 на отделениях, 2 в лаборатории.
- Протяженность трассы лабораторной линии – 148 метров.
Это расстояние путевого трубопровода от пункта перегрузки контейнеров между линиями до лаборатории; - Настроенная максимальная скорость щадящей пересылки сенситивных материалов в сторону лаборатории – до 4 м/с. Это скорость, которую может развить контейнер во время транспортировки в соответствующем режиме. Это не постоянный показатель и во время транспортировки меняется в сторону уменьшения, в зависимости от сложности трассы, в период старта и завершения пересылки, общей массы контейнера. Дополнительно системе требуется время для позиционирования устройств, ожидания очереди отправки.
Средняя скорость на участке
2,7 м/с. Среднее время транспортировки от пункта перегрузки контейнеров между линиями до лаборатории
55 с.
Максимальная пропускная способность лабораторной линии системы
65 контейнеров в час. Для возврата контейнеров из лаборатории в схеме применена вторая линия.
При равномерной пересылке контейнеров между всеми линиями и станциями, общая производительность составит
300 контейнеров в час. Но трафик в больничных системах пневмопочты фокусируется на ключевых пунктах – «лаборатория – отделения», «аптека –отделения», «станция переливания крови – реанимационные, операционные». Соответственно, ключевая производительность рассматриваемой системы пневмопочты на лабораторном участке, при сохранении скоростных характеристик – 65 пересылок. В итоге, с каждой линии в лабораторию в среднем можно отправить – 16 контейнеров в час. C каждой станции – 3-4 контейнера в час. Увеличение скорости позволит повысить производительность на
15-25%, но с вероятным ущербом для качества пересылки чувствительных к перегрузкам материалов.
Расширение системы, добавление количества станций и линий, будет размывать эти показатели, не увеличивая производительность пневмопочты на основном участке, для которого она и предполагалась. Для увеличения производительности лабораторной линии потребуется серьезная модернизация.
Однако, в рассматриваемом примере для лаборатории уже предусмотрено 2 отдельных линии с односторонними станциями на прием и отправку. Данная конфигурация позволит применить технологию множественной пересылки TranspoNet PowerLine и повысить производительность участка до 260 пересылок в лабораторию в час, только установкой дополнительного оборудования, без замены существующего и трудоемкой, дорогостоящей прокладки дополнительной трассы.
История пневмопочты
Вакуумные поезда Hyperloop Илона Маска выглядят фантастично, но похожую технологию изобрели еще в середине 19 века и применяют по сей день. Вспомним историю пневматической почты и на ее примере постараемся разобраться, почему компании используют устаревшие технологии дольше, чем стоило бы.
Эта статья не появилась, если бы в StecPoint не обратился один, с виду обыкновенный клиент. Он хотел автоматизировать документооборот в своей компании. Для нас это привычная задача, но с километрами труб в офисе заказчика мы столкнулись впервые.
Оказалось, что в компании до сих пор работала пневматическая почта. Мы заменили ее на «цифру», но задумались, почему этим реликтом продолжали пользоваться так долго. Этому нашлось научное объяснение, но обо всем по порядку.
Пневматической почте больше 220 лет. Первое сообщение с ее помощью передали в Вене в 1792 году. Это был адрес дома, где случился пожар.
Дело в том, что первая пневмопочта соединяла наблюдательную площадку на вершине 50-метровой колокольни собора Святого Стефана с комнатушкой у подножия башни, где дежурили пожарные.
Медная капсула с запиской разгонялась по трубе кузнечными мехами, установленными на вершине башни. Прибыв вниз, она ударялась о колокол. Пожарная бригада получала «уведомление» о входящем сообщении, хваталась за багры и бежала по нужному адресу.
Эта сигнализация работала до 1855 года, и ее можно считать первой «внутренней» пневматической почтой, — связывающей части одного здания. «Внешняя», городская пневмопочта появилась только спустя век.
В принципе, ее могли бы построить еще древние греки. Всю необходимую теорию разработал и описал в трактате «Пневматика» еще Герон Александрийский, но такая система понадобилась только в 1854 году. Уже тогда трейдеры старались во всем опередить конкурентов.
Для них Роуленд Хилл, изобретатель почтовой марки, проложил между биржей и лондонским телеграфом 200-метровую трубу и наладил непрерывную доставку новостей.
Цилиндрические контейнеры с телеграммами разгонялись по трубе разницей в давлении спереди и позади капсулы, но воздух в трубу нагнетали уже не меха, а паровой компрессор.
Через восемь лет еще одна такая линия появилась между почтамтом и ближайшим вокзалом. Затем пневмопочта опутала весь Лондон.
В 1865 году аналогичную систему начали строить в Берлине. Через 10 лет она соединяла 15 почтовых отделений, а к 1900 году объединяла уже 53 станции.
В 1866 году пневмопочту заложили в Париже, затем она появилась в Вене, Праге, Нью-Йорке, Филадельфии, Рио-де-Жанейро и других крупных городах Старого и Нового Света.
У пневматической почты были значительные плюсы: работа по четкому расписанию, независимость от погоды и высокая скорость доставки сообщений. На некоторых линиях капсулы с письмами разгонялись до 60 км/ч.
На пике популярности берлинская пневмопочта состояла из 467 км почтовых труб, а парижская тянулась на 440 км.
Нью-Йоркская система не была такой большой, но зато доставляла до трех тонн писем в день. Все благодаря стальным 9 кг почтовым капсулам, размером с артиллерийский снаряд. Если в одном контейнере лондонской пневмопочты помещалось полтора десятка писем, то в Нью-Йорке за раз отправляли порядка пятисот.
Для середины 19 — начала 20 века пневматическая почта была прогрессивной технологией. Она хорошо дополняла телеграф, но быстро проиграла конкуренцию телефонам и автомобильной доставке. Ведь для работы пневмопочты нужна была сложная инфраструктура, похожая на железнодорожную. Ее было тяжело масштабировать.
Инженеры старались проектировать простые кольцевые трубопроводы и несложные радиальные системы, но со временем к ним достраивались ответвления.
В каждой точке, где трубы расходились в нескольких направлениях, строились сортировочные пункты. Там диспетчеры просматривали маркировку каждой капсулы и вкладывали ее в нужную трубу, так что для работы пневмопочты требовался большой штат сотрудников.
К тому же, на линии пневматической почты одновременно могла находиться лишь одна капсула, а значит, чем длиннее была труба, тем меньше писем за единицу времени можно было отправить с ее помощью.
Застрявшая капсула останавливала работу всего участка пневмопочты. На то, чтобы найти ее и извлечь из многометровой трубы, могли уйти дни и даже недели.
На протяжении 20 века городские пневматические сети теряли рентабельность, ветшали и закрывались одна за другой, но пневмопочта сохранилась в офисах больших компаний и государственных учреждениях. Со временем в массовой культуре она стала прочно ассоциироваться с бюрократией.
Казалось бы, в 21 веке эту технологию должны были окончательно заменить компьютеры и электронный документооборот, но вышло иначе.
Пневмопочта в 21 веке — не только историческое наследие, как в Российской государственной библиотеке. Ее до сих пор используют для пересылки:
- проб, анализов и препаратов в лабораториях и больницах;
- деталей и образцов на промышленных предприятиях;
- наличных денег в банках и супермаркетах;
- документов в некоторых компаниях.
Для больниц, лабораторий и банков, супермаркетов это оправданная практика, но в других местах пневматическую почту используют, будто бы по привычке.
Современная пневмопочта обзавелась компьютерным управлением, но принципиально не изменилась. Практически все, для чего она может понадобиться, делают системы электронного документооборота, и делают это эффективнее.
Даже там, где без пересылки физических объектов вроде бы не обойтись, находятся более практичные решения.
Оригиналы документов заменяют на электронные копии с цифровой подписью. Производственные линии перестраивают так, чтобы все необходимые тесты можно было провести на месте, без отрыва от технологической цепочки. Например, так собирают ядерные реакторы: с одного конца цеха подвозят все необходимые материалы, а с другого вывозят уже протестированные, готовые к работе изделия.
Ответ на этот вопрос нашелся в работе Даниеля Канемана и экономиста Вернона Смита, за которую они получили Нобелевскую премию 2002 года по экономике.
Дело не только в консерватизме, затратах на модернизацию, боязни разрушить то, что и так работает. Эти факторы играют роль, но их усиливает общая для всех людей ошибка мышления.
Чем больше сил и ресурсов вложено в некую практику, и чем больше времени проходит, тем труднее от нее отказаться.
Несложная закономерность, но, как показывают исследования, мы обычно не берем ее в расчет.
Люди неосознанно отдают предпочтение привычным подходам, технологиям и уже запущенным проектам, даже если они неэффективны, навязывают неоптимальные модели работы или вовсе приносят убытки. От них просто не хочется отказываться.
Путь длиной в полтора века. Современные системы пневмопочты
Разумеется, развитие электронных систем хранения и передачи информации значительно сократило использование подобных систем. Далеко не в любом здании целесообразно и удобно производить монтаж пневмопочты, так что уже с семидесятых годов ХХ века значительная часть пользователей начала отдавать предпочтение цифровым сетям. Даже весьма медленные и несовершенные компьютерные сети второй половины прошлого века оказались во многом удобнее в использовании, да и регламентное обслуживание пневмопочты, выполнявшееся в те годы достаточно часто, мешало нормальному рабочему процессу.
Однако остались сферы деятельности человека, в которых электронная почта не смогла заменить пневматическую и по сей день. С помощью email не отправишь пробу новой плавки в лабораторию, не перешлешь деньги из банковского хранилища в кассу, ведущую обслуживание клиентов. Востребованапневмопочта +в медицине, особенно если нужно быстро транспортировать лабораторный материал, пакеты с донорской кровью или трансплантатами, либо медицинские препараты. Активно используется пневмопочта +в сбербанке, в современных супермаркетах, в крупных учреждениях, работающих с бумажными экземплярами документов.
Различаются современные системы пневмопочты не только по отрасли применения, но и по своим конструкционным особенностям. Производятся однолинейные и многолинейные системы, которые бывают однонаправленными и двунаправленными. Однолинейные двунаправленные пневмосистемы позволяют осуществить пересылку капсулы между двумя станциями в любом направлении. Однонаправленные системы обычно применяются в случае, когда нужно соединить несколько отправляющих станций с одной принимающей. Из-за их конструктивных особенностей обратная отправка пневмокапсулы невозможна. Многолинейные системы позволяют как принимать, так и отправлять пневмопосылки множеству получателей, и состоят из нескольких параллельных пневматических труб со всем необходимым оборудованием, управляемых общим процессором.
Современные системы пневматической почты достаточно компактны, имеют программное управление высокой степени автономности, не производят лишнего шума. Станции приема и отправки пневмокапсул обычно автоматизированы, а все процессы внутри системы отображаются на интерактивном мониторе управления. Управляет всем специальное программное обеспечение, оптимизированное под особенности конкретной пневмосистемы. Для облегчения пользования и унификации большинство программ управления работают под ОС Windows.
«Глазами» центрального компьютера являются многочисленные датчики, отслеживающие посылку во время ее перемещения по пневматическим трубам и посылающие тревожный сигнал в случае возникновения внештатной ситуации. Они же помогают отследить посылку в случае ошибки, допущенной отправителем при указании станции получателя пневматической капсулы.
