كيف حلّقنا بطائرات بدون طيار عبر مكبات النفايات وبحثنا عن تسرب غاز الميثان

خريطة الرحلة، تم وضع علامة على النقاط التي تحتوي على تركيزات غاز الميثان أعلى من 3 جزء في المليون*م. وهذا كثير!

تخيل أن لديك مكب نفايات يتصاعد منه الدخان والرائحة الكريهة من وقت لآخر. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عندما تتعفن المادة العضوية، تتشكل غازات مختلفة. وهذا لا ينتج غاز الميثان فحسب، بل ينتج أيضًا غازات سامة تمامًا، ولهذا السبب يلزم أحيانًا فحص مدافن النفايات الصلبة.

وعادة ما يتم ذلك سيرًا على الأقدام باستخدام كاشف غاز الميثان القابل للارتداء، ولكنه عمليًا صعب للغاية ويستغرق وقتًا طويلاً وليس ضروريًا بشكل عام لأصحاب مدافن النفايات.

ولكن هذا مطلوب من قبل حكومة المدينة والسلطات البلدية والمنطقة وما إلى ذلك، حيث يقع مكب النفايات أو مكب النفايات المعتمد، ونشطاء البيئة والأشخاص العاديين الذين يرغبون في تنفس الهواء النظيف.

هناك طلب كبير على خدمة القياس الآلي لمستوى الميثان باستخدام الطائرات بدون طيار في أوروبا.

نحن، مع شركائنا من الشركة برغامسنفذت عملاً مشتركًا في هذا الاتجاه وحصلت على نتيجة مثيرة للاهتمام.

ما الذي ينظمه؟

الإطار التنظيمي لمدافن النفايات الصلبة هو تعليمات لتصميم وتشغيل واستصلاح مدافن النفايات للنفايات المنزلية الصلبة (وافقت عليها وزارة البناء في الاتحاد الروسي في 2 نوفمبر 1996)، والقواعد الصحية SP 2.1.7.1038-01 "الصحة متطلبات تصميم وصيانة مدافن النفايات للنفايات المنزلية الصلبة "نفايات" (تمت الموافقة عليها بقرار كبير أطباء الصحة في الاتحاد الروسي بتاريخ 30 مايو 2001 رقم 16) ، مفهوم إدارة النفايات الصلبة في الاتحاد الروسي MDS 13-8.2000 (تمت الموافقة عليه بقرار مجلس إدارة لجنة البناء الحكومية في الاتحاد الروسي بتاريخ 22 ديسمبر 1999 رقم 17)، SanPiN 2.1.6.1032-01. 2.1.6. الهواء الجوي والهواء الداخلي، حماية الهواء الصحي. المتطلبات الصحية لضمان جودة الهواء الجوي في المناطق المأهولة بالسكان (وافق عليها كبير أطباء الصحة في الاتحاد الروسي في 17.05.2001 مايو XNUMX).

الحد الأقصى المسموح به للتركيزات لهذه المجموعة من الوثائق هو كما يلي:

مادة

لجنة السياسة النقدية، ملغم / م 3

الحد الأقصى لمرة واحدة

معدل يومي

الغبار غير سام

0,5

0,15

كبريتيد الهيدروجين

0,008

-

أول أكسيد الكربون

5,0

3,0

أكسيد النيتريك

0,4

0,06

معدن الزئبق

-

0,0003

الميثان

-

50,0

غاز الأمونيا

0,2

0,04

البنزين

1,5

0,1

ثلاثي كلورو ميثان

-

0,03

4-كلوريد الكربون

4,0

0,7

كلوروبنزين

0,1

0,1

التركيب النموذجي للغاز الحيوي:

مادة

%

الميثان، CH4

50-75

ثاني أكسيد الكربون، CO2

25-50

النيتروجين، N2

0-10

الهيدروجين، H2

0-1

كبريتيد الهيدروجين، H2S

0-3

الأكسجين، O2

0-2

يتم إطلاق الغاز الحيوي لمدة تصل إلى 12-15 عامًا، وبعد السنة الثانية يتكون بشكل أساسي من الميثان فقط أو ثاني أكسيد الكربون فقط (أو خليط من الاثنين معًا).

كيف تبحث عن التسريبات الآن

للعثور على مواقع إطلاق غاز الميثان في مدافن النفايات، يتم استخدام عمالة الخطوط الملاحية المنتظمة. يأخذون محلل غاز محمول باليد (في اللغة الشائعة - "الشم") وشيء آخر يشبه المظلة، ويختار عامل الخط مكانًا في موقع الاختبار. يقوم بتركيب قبة صغيرة هناك وينتظر حتى يتراكم تركيز معين من الغاز تحت القبة. يقيس مستوى التركيز باستخدام محلل الغاز ويسجل قراءات الجهاز. وبعد ذلك ينتقل إلى نقطة أخرى لإجراء القياس التالي. وما إلى ذلك وهلم جرا.

العملية بسيطة للغاية، ولكنها غير فعالة للغاية من حيث عدد القياسات التي يتم إجراؤها لكل وحدة زمنية. دعونا نضيف هنا العامل البشري وظروف العمل الجهنمية لعامل خط يضطر إلى المشي لساعات حول موقع اختبار كريه الرائحة (ربما لا يزال يستخدم معدات الحماية الشخصية).

طائرة بدون طيار لمساعدتنا

وفي نهاية عام 2018، وفي معرض INTERGEO 2018 (فرانكفورت)، تعرفنا على تكنولوجيا شركة Pergam وتجربتها في تحليق طائرات بدون طيار فوق مدافن النفايات الصلبة. بدأ الرجال باستخدام طائرة بدون طيار مزودة بجهاز كشف غاز الميثان بالليزر عن بعد للبحث عن التسريبات. تم تركيب جهاز تسجيل على متن الطائرة بدون طيار، والذي يسجل جميع قراءات الكاشف. عند الانتهاء من الرحلة، يتم نقل المعلومات من المسجل إلى الكمبيوتر في شكل بيانات جدولية لتحليلها. إذا كان هناك زيادة في تركيز الميثان في مكان ما، يتم إرسال الطائرة بدون طيار إلى هذه النقطة مرة أخرى لتصوير موقع التسرب.

بحلول ذلك الوقت، قام الرجال من بيرغامون بالفعل بعدد من الرحلات الجوية فوق مدافن النفايات الصلبة، وأدركوا أنه من السهل جدًا الطيران بشكل قانوني. وكانت النتيجة العملية التالية:

1. عادةً ما تتم الموافقة على مثل هذه الرحلات الجوية بدون طيار قبل أسبوعين من الامتثال للإجراءات القانونية: الحصول على إذن من مالك المنطقة، وموافقة عليه من قبل سلطات الطيران وإدارة منطقة خطة الطيران. يتم إرسال طلب لإعداد نظام الطيران المحلي إلى مركز المنطقة (ZC) قبل ثلاثة إلى خمسة أيام من بدء العمل، ويتم إرسال خطة الطيران في اليوم السابق لبدء العمل. في يوم بدء العمل يجب الاتصال بمركز التحكم قبل ساعتين، وقبل الإقلاع يجب الاتصال بجميع الجهات المسؤولة. يتم تحديد السلطات المسؤولة وفقًا للخريطة العامة "المجال الجوي للاتحاد الروسي" (RF VP). ويبدو أن التغييرات ستظهر قريباً، وسيكون من الممكن الطيران على ارتفاعات تصل إلى 150 متراً ضمن خط الأفق.
2. في كل مرة تبدأ الرحلة بقياس اتجاه وسرعة الرياح والضغط الجوي. إذا كانت سرعة الرياح أكثر من أربعة أمتار في الثانية، فإنها لا تطير، لأن النتيجة لا يمكن التنبؤ بها: يمكن اكتشاف التسرب في المكان الخطأ (سوف ينفخه فعليًا في الاتجاه الآخر).
3. يقوم مشغل الطائرة بدون طيار في الموقع بتقليل عدد المنعطفات ويحسب زمن الرحلة بحوالي 25 دقيقة. بشكل عام، من الممكن تقليل زمن الرحلة بنسبة 5 إلى 20%، حسب الظروف الجوية.
4. من الأفضل أن تبدأ الرحلات الجوية على الجانب المواجه للريح حتى يتم المسح في اتجاه الريح.
5. ارتفاع طيران الطائرة بدون طيار كافٍ للبحث عن التسريبات - 15 مترًا.
6. إذا كان لديك إذن بالتصوير الجوي، فيمكنك تصوير موقع الإطلاق باستخدام جهاز تصوير حراري وفي النطاق المرئي.

مقارنة بعمل عمال الخطوط - اختراق! ولكن كان هناك عيب كبير في تشغيل الكاشف الذي تستخدمه بيرغامون للرحلات الجوية: عدم وجود قناة اتصال بين الكاشف والمشغل أثناء الرحلة. لا يمكن الحصول على معلومات حول التسريبات إلا بعد هبوط الطائرة بدون طيار.

بيرغامون + كروك + SPH

بحلول الوقت الذي التقينا فيه بـ Pergam، كانت CROC قد استحوذت للتو على جهاز كمبيوتر على متن الطائرة بدون طيار DJI Matrice 600، والذي يمكنه أيضًا بث القياس عن بعد عبر DJI LightBridge 2. أصبحت شركة Pergam على الفور مهتمة بالمنتج وعرضت إجراء تكامل الوصلة الهابطة لمنتجها - كاشف الميثان عن بعد LMC للطائرة بدون طيار.

وكانت النتيجة تطويرًا مشتركًا بين CROC (روسيا)، وPergam-Engineering (روسيا) وSPH Engineering (لاتفيا، الشركة المصنعة لبرامج UGCS) - مجمع LMC G2 DL (جيل مروحية ليزر الميثان 2 مع الوصلة الهابطة). هذا هو الجيل الثاني من نظام الأجهزة والبرمجيات للكشف عن تسربات غاز الميثان (CH4).

ويتضمن الحل طائرة DJI Matrice 600 بدون طيار يبلغ وزن إقلاعها 11 كيلوغراماً، ومجهزة بكاشف غاز الميثان بالليزر عن بعد وجهاز كمبيوتر على متنها. يتيح لك البرنامج الجديد تسجيل مسار الرحلة بدقة على ارتفاع معين وبالسرعة المطلوبة، والرد الفوري في حالة اكتشاف تسرب غاز الميثان، وتحديد الموقع بدقة واتخاذ التدابير في الوقت المناسب.

الآن العملية هي مثل هذا:

1. لكي لا تفوت ولو قطعة صغيرة من ساحة التدريب، يتم إنشاء خطة الطيران في برنامج UgCS. يستغرق دقائق. وفي الوقت نفسه، يمكنك القيام بذلك في مكتب دافئ دون تجميد يديك.

خطة طيران الطائرة بدون طيار في برنامج UgCS.

2. بعد ذلك، يقوم المشغل بتجهيز الطائرة بدون طيار عند نقطة الإقلاع في ساحة التدريب. ومن خلال تطبيق الهاتف المحمول UgCS تطلق الرحلة.

التركيز طبيعي.

تم اكتشاف التسرب.

3. بعد ذلك، وبفضل الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة، يتم إرسال قراءات كاشف الميثان عبر الإنترنت إلى تطبيق الهاتف المحمول. وفي الوقت نفسه، في حالة فقدان الاتصال بالأرض، يقوم الكمبيوتر الموجود على اللوحة بتسجيل جميع القراءات من الجهاز على بطاقة SD.

4. يمكن تحديد جميع التجاوزات في مستويات تركيز غاز الميثان على الخريطة على الفور. لم تعد تضيع الوقت في مرحلة ما بعد المعالجة لتحديد مكان التسرب.

5. الربح!

تعليق من عالم البيئة CROC:

لا يوجد قانون يلزم مكب النفايات بتسجيل أي تسرب رسميًا، لكن غاز الميثان هو أحد غازات الدفيئة، وقد تم حظر الغازات الدفيئة في بلادنا منذ 20 عامًا. هناك بروتوكول كيوتو، وفي إطار مشروع الهواء النظيف التابع للمشروع الوطني للبيئة، من المرجح أن يكون هناك قانون للحصص. وسيبدأ تداول هذه الحصص. وتحتاج كل شركة إلى فهم ما إذا كانت لديها القدرة على تقليل الانبعاثات أو التحكم فيها.

السلطة الإشرافية هي Rosprirodnadzor. مكب النفايات نفسه عبارة عن هيكل هندسي، أي أنه يجب أن يخضع لـ Glavgosexpertiz. هناك الإنتاج والرقابة البيئية. يتم ضبط وتيرة هذا التحكم وفقًا للخطر ولكل مكب نفايات محدد. لنفترض أنه كل ثلاثة أشهر يأتي مختبر ويقيس شيئًا ما - عادة الماء والتربة والهواء. تقوم مدافن النفايات الجيدة بترتيب خطوط الأنابيب الخاصة بها لغاز مكب النفايات واستخدام هذا الغاز لتلبية احتياجاتها الخاصة. عادة ما يكون هناك 40 في المئة من الميثان. إذا انفجرت، سيتم تدمير الاتصالات، وربما خسائر بشرية، وإطلاق سراح قوي. وبعد ذلك سيتم فتح قضية جنائية ضد المالك. ولا أحد مهتم بهذا. على سبيل المثال، فإن الطائرة بدون طيار في كراسنويارسك لها ما يبررها اقتصاديًا للغاية. شخصان بالإضافة إلى حارس بمسدس (على محمل الجد - هناك دببة هناك)، ومركبة صالحة لجميع التضاريس تتعطل كل 20-40 كم، والإقامة، والبدل اليومي الشمالي.

يمكن استخدام الطائرات بدون طيار في العديد من الأماكن. قم بحرق الفوضى على عربة، أو ري الحقل، أو رمي طوف إلى رجل يغرق، أو الطيران عبر النار والعثور على جميع الأشخاص، أو تعقب الصيادين أو البحث عن مزارع القنب، أو جرد المخزون في أحد المستودعات - سمها ما شئت. وبشكل عام كل ما يسمح به خيالك. نحن مهتمون بالمشاكل الجديدة، ويمكننا ونريد أن نحاول حل مشكلتك. حسنًا، إذا كانت لديك مهمة العثور على التسريبات، فسأبدأ مشروعًا تجريبيًا حول المشروع الأكثر إثارة للاهتمام. بريد - [البريد الإلكتروني محمي].

مراجع

• عرض الطائرة بدون طيار.
• استخدام الطائرات المدنية بدون طيار للتصوير الجوي الجيوديسي الاحترافي للمنطقة.
• بريدي - [البريد الإلكتروني محمي].

المصدر: www.habr.com