Kuidas me lendasime droonidega prügila kohal ja otsisime metaani leket

Lennukaart, kus on tähistatud piirkonnad, kus metaani kontsentratsioon ületab 3000 ppm*m. Ja see on palju!

Kujutage ette prügilat, mis aeg-ajalt suitsutab ja haiseb. See on seotud sellega, et orgaaniliste ainete lagunemisel tekivad erinevad gaasid. Samuti tekib mitte ainult metaani, vaid ka täiesti mürgiseid gaase, mistõttu tuleb prügilaid mõnikord kontrollida.

Tavaliselt toimub see jalgsi ringkäiguga kaasaskantava metaanidetektoriga, kuid praktikas on see väga keeruline, aeganõudev ja ei ole tegelikult prügila omanikele kuigi vajalik.

Küll aga on see vajalik linna valitsusele, kohalikele ametivõimudele, piirkonnale jne, kus prügil või lubatud prügikoht asub, ökologidele ja tavalistele inimestele, kes soovivad puhast õhku hingata.

Automatiseeritud metaani taseme mõõtmise teenus droonide abil on Euroopas väga nõutud.

Me, koos oma partneritega ettevõttest Pergam, oleme selle suuna nimel koostööd teinud ja saavutanud huvitava tulemuse.

Millega see reguleeritud on?

Jäätmete prügilate regulatiivne baas — juhend jäätmete prügilate projekteerimiseks, kasutamiseks ja rekultiveerimiseks (kehtestatud Venemaa ehitusministeeriumi poolt 2. novembril 1996), sanitaarreeglid SP 2.1.7.1038-01 „Hügieenilised nõuded jäätmete prügilate seadmiseks ja hooldamiseks“ (kehtestatud Venemaa peaministri 30. mai 2001. aasta määrusega nr 16), Venemaa Föderatsiooni tahkete kodumajapidamisjäätmete käitlemise kontseptsioon MDS 13-8.2000 (kehtestatud Venemaa Riikliku Ehituse Kolleegiumi 22. detsembri 1999. aasta määrusega nr 17), SanPiN 2.1.6.1032-01. 2.1.6. Õhusaaste ja suletud ruumide õhk, õhu sanitaarne kaitse. Hügieenilised nõuded elukeskkonna õhukvaliteedi tagamiseks (kehtestatud Venemaa peaministri poolt 17.05.2001).

Selle dokumendi komplekti maksimaalselt lubatavad kontsentratsioonid on järgmised:

Aine

Maksimaalne lubatud kontsentratsioon, mg/m3

Maksimaalne ühekordne

Keskmine ööpäevane

Mitte-toksiiline tolm

0,5

0,15

Väävelhape

0,008

—

Süsinikmonooksiid

5,0

3,0

Süsinikdioksiid

0,4

0,06

Metalliline elavhõbe

—

0,0003

Metaan

—

50,0

Ammoniaak

0,2

0,04

Bensool

1,5

0,1

Trikloorometaan

—

0,03

Tetrakloori süsinik

4,0

0,7

Kloorobensüül

0,1

0,1

Biogaasi tüüpiline koostis:

Aine

%

Metaan, CH4

50–75

Süsinikdioksiid, CO2

25–50

Aitro, N2

0–10

Vesinik, H2

0–1

Süsinikhape, H2S

0–3

Hapnik, O2

0–2

Biogaasi eraldumine kestab 12–15 aastat, kusjuures pärast teist aastat — peamiselt ainult metaan või ainult süsinikdioksiid (või nende segu).

Kuidas leke otsitakse praegu

Metaani väljalaske kohtade leidmiseks prügilates kasutatakse jalakäija tööd. Võetakse käsitsi gaasianalüsaator (rahva keeles — "nuuskuja") ja veel üks asi, mis sarnaneb vihmavarjuga, jalakäija valib kohaloleku koha. Paigaldab sinna väikese kupoli ja ootab, kuni kupolis koguneb teatud gaasi kontsentratsioon. Määrab kontsentratsioonitaseme gaasianalüsaatori abil ja fikseerib seadme näidud. Pärast seda liigub ta järgmisse punkti järgmise mõõtmise jaoks. Ja nii edasi.

Protsess on üsna lihtne, kuid väga ebaefektiivne arvestades toodetud mõõtmiste hulka ajaühikus. Lisame siia inimfaktori ja kohutavad töötingimused jalakäijale, kes peab tundide viisi kõndima haisevas prügikohas (ilmselt kasutades siiski isikukaitsevahendeid).

Droon on meile abiks

2018. aasta lõpuks INTERGEO 2018 näitusel (Frankfurt) tutvusime Pergami tehnoloogia ja nende kogemustega droonide lennutamisest jäätmehülgede kohal. Mehed hakkasid lekkete avastamiseks kasutama drooni, millele oli paigaldatud kauguslaseriga metaani detektor. Droonil oli logi, mis salvestab kõik detektori näidud. Pärast lendamist kantakse logijalt saadud teave arvutisse tabelandmetena analüüsimiseks. Kui metaani kontsentratsioon on kuskil normaalväärtusest suurem, saadetakse droon tagasi sellele kohale lekke koht pildistamiseks.

Sel ajal oli Pergami meeskond juba teinud mitmeid lende jäätmehügede kohal ja nad mõistsid, et legaalselt lendamine on üsna lihtne. Nii tekkis järgmine protsess:

1. Tavaliselt kooskõlastatakse droonilennud kahe nädala jooksul pärast juriidiliste formaliteetide täitmist: maaomaniku loa, lennuametite ja piirkonna administratsiooni heakskiidu ning lendude plaani saamist. Kohalik lennurežiim taotletakse piirkondlikku keskus (PK) kolm kuni viis päeva enne tööde algust, lendude plaan saadetakse päev enne tööde algust. Tööde alguspäeval tuleb kaks tundi enne helistada PK-le ja enne õhkutõusmist tuleb helistada kõikidele vastutavatele organitele. Vastutavad organid määratakse kindlaks üldkaardil „Venemaa Föderatsiooni õhuruum“ (VFO). Tundub, et peagi tulevad muudatused ja saab lennata kõrgustel kuni 150 meetrit nähtavuses.
2. Iga kord algab lend tuule suuna ja kiirus, õhurõhu mõõtmisega. Kui tuulekiirus ületab neli meetrit sekundis, siis ei lennata, kuna tulemus on ettearvamatu: lekkeid võib avastada vales kohas (füüsiliselt viiakse teise suunda).
3. Droonide operaator kohapeal minimiseerib pöörded ja arvutab lennuaega umbes 25 minutit. Üldiselt saab lennuaega vähendada 5 kuni 20% sõltuvalt ilmastikutingimustest.
4. Lende on parem alustada tuule poolt, et skaneerimine toimuks tuules.
5. Lekete leidmiseks piisav drooni lennu kõrgus on 15 meetrit.
6. Kui on olemas õhupildistamise luba, siis võib kuuma kaamera ja nähtava spektri abil pildistada heitetsooni.

Võrreldes jalakäijate tööga — tõeline läbimurre! Kuid detektori, mida Pergam rakendas ülevaatusteks, töös oli tõsine puudus: droni lennu ajal puudus sidekanal detektori ja operaatori vahel. Teavet leakide kohta sai saada ainult pärast drooni maandumist.

Pergam + KROK + SPH

Kohtumisel Pergamiga oli KROKil just ilmunud DJI Matrice 600 drooni bordikompuuter, mis suutis edastada telemeetria kaudu DJI LightBridge 2. Pergam huvi tundis toote vastu ja pakkus välja downlinki integreerimise nende tootega — kaugseire metaani detektor LMC droonile.

Tulemusena sündis koostöö KROK'iga (Venemaa), Pergam-Engineering'iga (Venemaa) ja SPH Engineering'iga (Läti, UGCS-i tarkvara tootja) — kompleks LMC G2 DL (Laser Methane Copter Generation 2 with Downlink). See on teine põlvkond tarkvara-riistvara komplektist metaani (CH4) lekete tuvastamiseks.

Lahenduse osas on droon DJI Matrice 600, mille maksimaalne tõusumass on 11 kilogrammi, varustatud kauglasermeetodi metaani detektoriga ja pardakompuutriga. Uus tarkvara võimaldab täpselt määrata lennutrajektoori kindlal kõrgusel ja vajalikul kiirusel, reageerida kohe metaani leke avastamisel, täpselt lokaliseerida koht ja õigeaegselt meetmeid võtta.

Nüüd on protsess järgmine:

1. Et mitte jätta kahe silma vahele isegi väikest tükk polügooni, luuakse lennuplaan UgCS tarkvaras. See võtab vaid minuteid. Sellega saab teha sooja kontoris ja mitte külmetada… käsi.

Droonide lennuplaan UgCS tarkvaras.

2. Järgmise sammu korral valmistab operaator drooni startimispunktis polügoonil. Ja läbi UgCS mobiilirakenduse käivitab ta lennu.

Kontsentratsioon on normis.

Leitud lekked.

3. Meie pardakompuutri abil saadetakse metaani detektori andmed reaalajas mobiilirakendusse. Pardakompuuter salvestab kõik andmed SD-kaardile, et tagada andmete jäädvustamine, kui side maakera kaob.

4. Kõik metaani kontsentratsiooni ületamised saab kohe kaardile tähistada. Sa ei pea enam raiskama aega lekke lokaliseerimiseks vajalikule järeltöötlusele.

5. Kasum!

KROKi ökoloogi kommentaar:

Pole seadust, mis nõuaks prügilal mingite lekete ametlikku fikseerimist, kuid metaan on kasvuhoonegaas ja kasvuhoonegaasid on meil juba umbes 20 aastat keelatud. On olemas Kyoto protokoll ning tõenäoliselt on «Puhta õhu» projekt, mis kuulub riiklikku projekti «Ökoloogia», seadus kvootide kohta. Need kvoodid hakkavad kauplema. Iga ettevõte peab mõistma, kas neil on võimalus vähendada või kontrollida emissioone.

Järelevalveorgan on Rosprirodnadzor. Prügil on inseneriehitise staatus, mis tähendab, et see peab läbima riikliku ekspertiisi. Seal viiakse läbi tootmis- ja keskkonnakontroll. Kontrolli sagedus määratakse vastavalt ohtlikkusele ja iga konkreetse prügila puhul. Näiteks, iga kolme kuu tagant tuleb laboratoorium, et midagi mõõta — tavaliselt vett, mulda, õhku. Head prügilad rajavad endale enda gaasitrassid ning kasutavad seda gaasi oma vajadusteks. Seal on tavaliselt kuni 40 protsenti metaani. Kui see plahvatab, võivad kahjustada jääda ka kommunikatsioonid ning inimesi võib olla hukka. Tulemuseks on tõsine heide… ja siis algatatakse omanikule kriminaalasi. Keegi ei soovi selliseid olukordi. Droon, nagu näiteks Krasnojarskis, on majanduslikult väga põhjendatud. Kaks inimest pluss turvamees relvaga (tõsiselt — seal on karusid), maastikusõiduk, mis puruneb iga 20–40 km järel, elamiskulud, põhja päevane hüvitis.

Droonid võivad leiduda igal pool. Segaduste kustutamine trollidel, põldude niisutamine, päästeplaani rakendamine, tulede kohal lendamine ja kõik inimeste leidmine, salakütide jälgimine või kanepiplantaaside otsimine, laohalduse inventuur — need on vaid mõned ideed. Ja tegelikult, kõik, mida teie kujutlusvõime ette kujutab. Ootame uusi väljakutseid ning soovime ja saame aidata teid teie probleemide lahendamisel. Kui teil on leketega seonduv ülesanne, siis minu poolt prooviprojekt kõige huvitavamast. E-post — ALevandovskiy@croc.ru.

Lingid

• Droonide näitus.
• Professionaalse geodeetilise õhupildistamise jaoks muudetud tsiviildroonide kasutamine.
• Minu e-post — ALevandovskiy@croc.ru.

Allikas: habr.com