Mappa di volo, segnalati punti con concentrazioni di metano superiori a 3.000 ppm*m. E sono tanti!
Immaginate di avere una discarica che fuma e puzza di tanto in tanto. Questo è dovuto al fatto che durante la decomposizione della materia organica si formano diversi gas. Non si genera solo metano, ma anche gas altamente tossici, quindi le discariche devono a volte essere ispezionate.
Di solito, ciò avviene con un'ispezione a piedi utilizzando un rilevatore di metano portatile, ma in pratica è molto complicato, lungo e non particolarmente necessario per i proprietari delle discariche.
Tuttavia, è necessario per il governo della città, le autorità municipali, la regione, ecc. dove si trova la discarica o la discarica autorizzata, per gli ecologisti e per le persone comuni che desiderano respirare aria pulita.
Il servizio di misurazione automatizzata dei livelli di metano tramite droni è molto richiesto in Europa.
Noi, insieme ai nostri partner dell'azienda , abbiamo svolto un lavoro congiunto in questa direzione e abbiamo ottenuto risultati interessanti.
Cosa è regolato?
La base normativa per le discariche di rifiuti solidi urbani — istruzioni per la progettazione, l'esercizio e la riqualificazione delle discariche per rifiuti solidi urbani (approvato dal Ministero delle costruzioni della Federazione Russa il 2 novembre 1996), le norme sanitarie SP 2.1.7.1038-01 «Requisiti igienici per la costruzione e la manutenzione delle discariche per rifiuti solidi urbani» (approvato con decreto del Capo medico sanitario della Federazione Russa del 30 maggio 2001 n. 16), la concezione della gestione dei rifiuti solidi urbani nella Federazione Russa MDS 13-8.2000 (approvata con decreto del Collegio del Gosstroy della Federazione Russa del 22 dicembre 1999 n. 17), SanPiN 2.1.6.1032-01. 2.1.6. Aria atmosferica e aria degli ambienti chiusi, protezione sanitaria dell'aria. Requisiti igienici per garantire la qualità dell'aria atmosferica nei luoghi abitati (approvato dal Capo medico sanitario della Federazione Russa il 17.05.2001).
Le concentrazioni massime ammissibili in questo insieme di documenti sono le seguenti:
Sostanza
PDA, mg/m3
Massima singola
Media giornaliera
Polvere non tossica
0,5
0,15
Idrogeno solforato
0,008
—
Monossido di carbonio
5,0
3,0
Monossido di azoto
0,4
0,06
Mercurio metallico
—
0,0003
Metano
—
50,0
Ammoniaca
0,2
0,04
Benzene
1,5
0,1
Triclorometano
—
0,03
Tetrachloruro di carbonio
4,0
0,7
Clorobenzene
0,1
0,1
Composizione tipica del biogas:
Sostanza
%
Metano, CH4
50–75
Anidride carbonica, CO2
25–50
Azoto, N2
0–10
Idrogeno, H2
0–1
Idrogeno solforato, H2S
0–3
Ossigeno, O2
0–2
Il biogas viene emesso fino a 12–15 anni, e dopo il secondo anno — principalmente metano o solo anidride carbonica (o una loro miscela).
Come si cercano le perdite oggi
Per trovare i punti di emissione di metano nelle discariche, si utilizza il lavoro di operatori. Prendono un analizzatore di gas manuale (comunemente chiamato «annusatore») e un'altra cosa simile a un ombrello; l'operatore sceglie un punto sulla discarica. Lì installa una piccola cupola e aspetta finché sotto la cupola si accumuli una certa concentrazione di gas. Misura il livello di concentrazione con l'analizzatore di gas e registra le letture. Dopo ciò, si sposta in un altro punto per la prossima misurazione. E così via.
Il processo è abbastanza semplice, ma molto inefficace in termini di numero di misurazioni effettuate per unità di tempo. Aggiungiamo qui il fattore umano e le condizioni di lavoro terribili per l'operatore, costretto a camminare per ore in una discarica puzzolente (probabilmente utilizzando strumenti di protezione individuale).
Il drone ci aiuta
Alla fine del 2018, durante la fiera INTERGEO 2018 (Francoforte), abbiamo scoperto la tecnologia Pergam e la loro esperienza con i voli dei droni sopra le discariche. Hanno iniziato a utilizzare un drone dotato di un rilevatore laser remoto di metano per cercare perdite. A bordo del drone è stato installato un logger che registra tutte le letture del rilevatore. Al termine del sorvolo, le informazioni dal logger vengono trasferite su un computer sotto forma di dati tabulari per l'analisi. Se si rileva un'elevata concentrazione di metano in un punto, il drone viene inviato di nuovo per fotografare il luogo della perdita.
A quel punto, i ragazzi di Pergam avevano già effettuato diversi sorvoli delle discariche, rendendosi conto che volare legalmente era piuttosto semplice. Il processo che ne è emerso è stato il seguente:
- I voli con droni di solito vengono coordinati due settimane dopo il completamento delle formalità legali, che includono l'ottenimento del permesso del proprietario del terreno, approvato dalle autorità aeronautiche e dall'amministrazione regionale del piano di volo. La richiesta per l'installazione della modalità di volo locale viene inviata al Centro Zonale (CZ) da tre a cinque giorni prima dell'inizio dei lavori, mentre il piano di volo deve essere inviato un giorno prima dell'inizio delle operazioni. Il giorno dell'inizio dei lavori, è necessario chiamare il CZ due ore prima, e prima del decollo è necessario contattare tutte le autorità responsabili. Le autorità responsabili sono determinate sulla base della mappa generale "Spazio Aereo della Federazione Russa" (VP RF). Si prevede che presto vengano apportate modifiche che consentiranno di volare a un'altezza di fino a 150 metri in linea visiva.
- Ogni volo inizia con la misurazione della direzione e della velocità del vento, oltre alla pressione atmosferica. Se la velocità del vento supera i quattro metri al secondo, non si vola, poiché il risultato diventa imprevedibile: si può scoprire una perdita non nel punto corretto (può essere spostato fisicamente in un'altra direzione).
- L'operatore del drone, sul posto, minimizza autonomamente il numero di curve e calcola il tempo di volo in circa 25 minuti. In generale, è possibile ridurre il tempo di volo dal 5 al 20% a seconda delle condizioni meteorologiche.
- È meglio iniziare i voli dalla parte sottovento in modo che la scansione avvenga a favore del vento.
- L'altezza di volo del drone sufficiente per rilevare perdite è di 15 metri.
- Se c'è un permesso per la fotogrammetria, è possibile fotografare il sito di emissione con una termocamera e nel campo visibile.
Rispetto al lavoro degli ispezionatori, è una svolta! Tuttavia, c'era un notevole difetto nel funzionamento del rivelatore utilizzato da Pergam per i sorvoli: l'assenza di un canale di comunicazione tra il rivelatore e l'operatore durante il volo. Le informazioni sulle perdite potevano essere ricevute solo dopo l'atterraggio del drone.
Pergam + КРОК + SPH
Al momento dell'incontro con Pergam, КРОК aveva appena ricevuto un computer di bordo per il drone DJI Matrice 600, che inoltre poteva trasmettere telemetria tramite DJI LightBridge 2. Pergam si è immediatamente interessato al prodotto e ha proposto di realizzare un'integrazione downlink per il loro prodotto — il rivelatore remoto di metano LMC per drone.
Il risultato è stata una collaborazione tra KROK (Russia), Pergam Engineering (Russia) e SPH Engineering (Lettonia, produttore del software UGCS) — il complesso LMC G2 DL (Laser Methane Copter Generation 2 with Downlink). Si tratta della seconda generazione di un complesso software-hardware per la rilevazione delle perdite di metano (CH4).
La soluzione comprende un drone DJI Matrice 600 con un peso al decollo di 11 chilogrammi, equipaggiato con un rilevatore laser di metano a distanza e un computer di bordo. Il nuovo software consente di tracciare con precisione la traiettoria del volo a un'altezza specificata e con la velocità richiesta, reagendo prontamente in caso di rilevazione di una perdita di metano, localizzando esattamente il luogo e adottando tempestivamente le misure necessarie.
Il processo ora è questo:
1. Per non perdere nemmeno un piccolo pezzo del sito, il piano di volo viene creato nel software UgCS. Ciò richiede solo pochi minuti. Inoltre, questo può essere fatto in un ufficio caldo senza congelarsi... le mani.
Il piano di volo del drone nel software UgCS.
2. Successivamente, l'operatore prepara il drone al punto di partenza del sito e tramite l'app mobile UgCS avvia il volo.
La concentrazione è nella norma.
Rilevata una perdita.
3. Grazie al nostro computer di bordo, le letture del rilevatore di metano vengono inviate in tempo reale all'app mobile. In questo modo, il computer di bordo registra tutte le letture dall'apparecchiatura su una scheda SD nel caso di perdita di connessione con la terra.
4. Tutti i superamenti dei livelli di concentrazione di metano possono essere subito contrassegnati sulla mappa. Non perderai più tempo nella post-elaborazione per localizzare il punto di fuga.
5. Profitto!
Commento dell'ecologo di KROK:
Non esiste una legge che obblighi la discarica a registrare ufficialmente eventuali fughe, ma il metano è un gas serra e i gas serra sono vietati già da circa 20 anni. Esiste il Protocollo di Kyoto e, nell'ambito del progetto ‘Aria Pulita’, che fa parte del progetto nazionale ‘Ecologia’, sarà probabilmente introdotta una legge sul certificato delle emissioni. E con queste quote si inizierà a commerciare. Ogni azienda deve capire se ha la possibilità di ridurre o controllare le proprie emissioni.
L'autorità di supervisione è il Servizio Federale per la Sorveglianza Ambientale. Una discarica è una struttura ingegneristica e deve passare l'esame della principale esperti di stato. Lì viene effettuato un controllo ambientale e produttivo. La frequenza di questo controllo varia in base al livello di rischio e per ogni discarica specifica. Ad esempio, ogni tre mesi un laboratorio arriva e effettua delle misurazioni, solitamente su acqua, suolo e aria. Le discariche di buona qualità allesticono tubazioni per il gas da discarica e utilizzano questo gas per i loro scopi. Generalmente ci sono fino al 40% di metano. Se esplode, possono esserci danni alle infrastrutture, possibili vittime e emissioni massive… E allora verrà aperto un procedimento penale nei confronti del proprietario. Nessuno è interessato a questo. L'uso di droni a Krasnoyarsk, ad esempio, è economicamente giustificato. Due persone più una guardia con un fucile (serio: ci sono orsi), un veicolo fuoristrada che si rompe ogni 20-40 km, alloggio e indennità giornaliera per il nord.
I droni possono essere utilizzati in molti contesti. Bruciare interferenze su un trolley, irrigare un campo, salvare qualcuno nei guai, sorvolare un incendio e cercare persone, monitorare bracconieri o scoprire piantagioni di cannabis, fare inventari in magazzino — le possibilità sono infinite. In realtà, tutto ciò che la vostra fantasia può immaginare. Ci interessano nuove sfide, e vogliamo e possiamo provare a risolvere il vostro problema. E se avete un compito di ricerca perdite, io mi occupo del progetto pilota più interessante. Email — ALevandovskiy@croc.ru.
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- La mia email è ALevandovskiy@croc.ru.
Fonte: habr.com
