СофтХабрахабр

Как мы летали на дронах по мусорным полигонам и искали утечки метана


Карта полёта, отмечены точки с концентрацией метана свыше 3 000 ppm*m. И это много!

Связано это с тем, что при гниении органики образуются различные газы. Представьте себе, что у вас есть мусорный полигон, который время от времени дымит и воняет. При этом образуется не только метан, но и совсем ядовитые газы, поэтому полигоны ТБО иногда нужно обследовать.

Обычно это делается пешим обходом с носимым детектором метана, но на практике это очень сложно, долго и вообще не особо нужно владельцам мусорного полигона.

д., где находится полигон или санкционированная свалка, экологам и простым людям, которые хотят дышать чистым воздухом. Зато это нужно правительству города, муниципальным властям, области и т.

Услуга автоматизированного замера уровня метана с помощью дронов очень востребована в Европе.

Мы, с нашими партнёрами из компании Пергам, провели совместную работу в этом направлении и получили интересный результат.

Чем регулируется?

Нормативная база по полигонам ТБО — инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации полигонов для твёрдых бытовых отходов (утв. Министерством строительства РФ 2 ноября 1996 г.), санитарные правила СП 2.1.7.1038-01 «Гигиенические требования к устройству и содержанию полигонов для твёрдых бытовых отходов» (утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 30 мая 2001 г. № 16), концепция обращения с твёрдыми бытовыми отходами в Российской Федерации МДС 13-8.2000 (утв. Постановлением Коллегии Госстроя РФ от 22 декабря 1999 г. № 17), СанПиН 2.1.6.1032-01. 2.1.6. Атмосферный воздух и воздух закрытых помещений, санитарная охрана воздуха. Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населённых мест (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 17.05.2001).

Предельно допустимые концентрации по этому набору документов такие:

Типичный состав биогаза:
Выделяется биогаз до 12–15 лет, причём после второго года — в основном только метан или только углекислота (либо их смесь).

Как ищут утечки сейчас

Чтобы найти места выхода метана на мусорных полигонах, используется труд обходчиков. Берут ручной газоанализатор (в простонародье — «нюхач») и ещё одну штуку, похожую на зонт, обходчик выбирает место на полигоне. Устанавливает там небольшой купол и ждёт, пока под куполом накопится некая концентрация газа. Измеряет уровень концентрации с помощью газоанализатора и фиксирует показания прибора. После этого он передвигается в другую точку для следующего замера. И так далее.

Добавим сюда человеческий фактор и адские условия работы обходчика, который вынужден часами ходить по смердящему полигону (наверно, всё-таки используя средства индивидуальной защиты). Процесс довольно простой, но очень неэффективный с точки зрения количества произведённых замеров в единицу времени.

Дрон нам в помощь

В конце 2018 года на выставке INTERGEO 2018 (Франкфурт) мы познакомились с технологией Пергам и их опытом полётов на дронах над полигонами ТБО. Ребята стали использовать для поиска утечек дрон с установленным на нём дистанционным лазерным детектором метана. На борту дрона поставили логгер, который пишет все показания детектора. По завершении облёта информация с логгера переносится на компьютер в виде табличных данных для анализа. Если где-то есть превышение концентрации метана, дрон отправляют на эту точку ещё раз для фотосъёмки места утечки.

Получился следующий процесс: К тому времени ребята из Пергам уже совершили ряд облётов полигонов ТБО, причём поняли, что летать легально довольно просто.

  1. Такие облёты дронами обычно согласовываются за две недели после соблюдения юридических формальностей: получения разрешения собственника территории, утверждённого авиационными властями и администрацией области плана полёта. Заявку на установку местного режима полётов отправляют в зональный центр (ЗЦ) за три-пять дней до начала работ, план полётов отправляют за день до начала работ. В день начала работ необходимо позвонить за два часа в ЗЦ, перед взлётом нужно позвонить во все ответственные органы. Ответственные органы определяются по общей карте «Воздушное пространство Российской Федерации» (ВП РФ). Вроде скоро выйдут изменения, и можно будет летать на высотах до 150 метров в пределах прямой видимости.
  2. Каждый раз полёт начинается с замера направления и скорости ветра, атмосферного давления. Если скорость ветра больше четырёх метров в секунду, то не летают, потому что результат получается непредсказуемым: обнаружить утечку можно не в том месте (физически снесёт в другую сторону).
  3. Оператор дрона на месте сам минимизирует количество поворотов и рассчитывает время полёта примерно на 25 минут. В целом можно сократить время полёта от 5 до 20 % в зависимости от метеоусловий.
  4. Начинать полёты лучше с подветренной стороны для того, чтобы сканирование происходило по ветру.
  5. Достаточная для поиска утечек высота полета дрона — 15 метров.
  6. Если есть разрешение на аэрофотосъёмку, то можно фотографировать место выброса тепловизором и в видимом диапазоне.

По сравнению с работой обходчиков — прорыв! Но в работе детектора, применённого Пергамом для облётов, был существенный недостаток: отсутствие канала связи между детектором и оператором во время полёта. Информацию об утечках можно было получить только после приземления дрона.

Пергам + КРОК + SPH

К моменту знакомства с Пергам у КРОК как раз появился бортовой вычислитель для дрона DJI Matrice 600, который к тому же мог транслировать телеметрию через DJI LightBridge 2. Пергам сразу заинтересовался продуктом и предложил сделать интеграцию downlink для их продукта — дистанционного детектора метана LMC для дрона.

Это второе поколение программно-аппаратного комплекса для обнаружения утечек метана (CH4). В результате появилась совместная разработка КРОК (Россия), Пергам-Инжиниринг (Россия) и SPH Engineering (Латвия, производитель софта UGCS) — комплекс LMC G2 DL (Laser Methane Copter Generation 2 with Downlink).

Новое ПО позволяет точно прописать траекторию полёта на заданной высоте и с необходимой скоростью, моментально среагировать в случае обнаружения утечки метана, точно локализовать место и своевременно принять меры. В составе решения — дрон DJI Matrice 600 взлётной массой 11 килограмм, оборудованный дистанционным лазерным детектором метана и бортовым компьютером.

Теперь процесс такой:

Чтобы не пропустить и маленького кусочка полигона, полётный план создаётся в софте UgCS. 1. При этом делать можно в тёплом офисе и не морозить себе… руки. Это занимает минуты.


Полётный план дрона в программном обеспечении UgCS.

Дальше оператор готовит дрон на точке взлёта на полигоне. 2. И через мобильное приложение UgCS запускает полёт.


Концентрация в норме.


Обнаружена утечка.

Далее благодаря нашему бортовому компьютеру показания детектора метана в режиме онлайн отправляются в мобильное приложение. 3. При этом бортовой компьютер на случай потери связи с землёй все показания с прибора фиксирует на SD-карте.

Все превышения уровня концентрации метана можно сразу отмаркировать на карте. 4. Ты больше не тратишь время на постпроцессинг для локализации места утечки.

Профит! 5.

Комментарий эколога КРОК:

Есть Киотский протокол, и в рамках проекта «Чистый воздух», который относится к нацпроекту «Экология», скорее всего, будет закон о квотировании. Закона о том, что свалка должна официально фиксировать какие-то утечки, — нет, но метан — это парниковый газ, а парниковые газы у нас уже лет 20 запрещены. И каждая компания должна понимать, есть ли у них возможность минимизировать или контролировать выбросы. И этими квотами начнут торговать.

Сам по себе полигон — это инженерное сооружение, то есть должен проходить Главгосэкспертизу. Надзорный орган — Росприроднадзор. Частота этого контроля устанавливается в зависимости от опасности и у каждого конкретного полигона. Там производственно-экологический контроль. Хорошие полигоны сами устраивают себе трубопроводы для свалочного газа и этот газ используют для своих нужд. Допустим, каждые три месяца приезжает лаборатория и что-то меряет — обычно воду, почву, воздух. Если взорвётся, будут и разрушенные коммуникации, возможно, человеческие жертвы, мощный выброс… И тогда в отношении владельца возбудят уголовное дело. Обычно там от 40 процентов метана. Дрон в том же Красноярске, например, очень обоснован экономически. И никто в этом не заинтересован. Два человека плюс охранник с ружьём (серьезно — там медведи), вездеход, который ломается раз в 20—40 км, проживание, северные суточные.

Дроны могут использоваться много где. Сжечь помехи на троллее, оросить поле, сбросить плот утопающему, пролететь через пожар и найти всех людей, отслеживать браконьеров или искать плантации конопли, делать инвентаризацию на складе — это сколько угодно. И вообще, всё то, что позволит ваша фантазия. Нам интересны новые задачи, и мы можем и хотим попробовать решить вашу задачу. Ну и если у вас есть задача по поиску утечек, с меня пилотный проект по самой интересной. Почта — ALevandovskiy@croc.ru.

Ссылки

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть