Облегченный детектор метана BLV BL-CH4

Облегченный лазерный детектор метана BLV BL-CH4 для БПЛА

Метан детектор BLV Bl-CH4 устанавливается на дроны и построен на базе технологии TDLAS — принцип абсорбционной спектроскопии, где перестраиваемый диодный лазер излучает в инфракрасном диапазоне 1,65 мкм, а встроенный приемник фиксирует ослабление сигнала, вызванное молекулами метана на пути луча. Модуль устанавливается на БПЛА и обеспечивает дистанционное обнаружение метана CH4 на расстоянии до 300 метров без необходимости физического контакта с потенциальным источником утечки. 

Продукт разработан для профессиональных операторов БПЛА и систем мониторинга окружающей среды, выполняющих регулярные инспекции объектов нефтегазового комплекса, коммунальной инфраструктуры и промышленных предприятий. Главные задачи BLV BL-CH4 — упрощение и автоматизация мониторинга окружающей среды, а также снижение затрачиваемого времени на обследование и исключение нахождения персонала в опасных зонах. В результате своей работы детектор метана предоставляет данные с точной GPS-привязкой для отчетности и принятия решений.

Технологические особенности детектора метана BLV Bl-CH4 

Технология обнаружения метана TDLAS

Метод основан на пропускании лазерного луча через газовую среду и анализе спектра поглощения. Лазер настроен на резонансную линию поглощения метана в 1,65 мкм. При прохождении через облако газа часть излучения поглощается молекулами CH4 и, по закону Бера-Ламберта, ослабляется пропорционально концентрации газа и длине пути луча. Результат измеряется в интегральных единицах ppm·м.

Преимущество TDLAS перед другими методами — это селективность. Лазер реагирует только на метан и не дает перекрестных искажений от других углеводородов, водяного пара или CO2, что важно при экологическом мониторинге окружающей среды на объектах, где присутствуют смешанные газовые потоки.

Технология позволяет BLV Bl-CH4 фиксировать утечку с расстояния до 300 метров, оставаясь на безопасной высоте и в удалении от объекта. Фактическая дальность зависит от отражающей способности поверхности и атмосферных условий. Встроенный лазерный дальномер до 1000 метров определяет расстояние до точки замера и вычисляет координаты в реальном времени — это позволяет привязать объект исследования к конкретной точке на местности с точностью, достаточной для построения карт концентраций. 

Таблица ключевых характеристик датчика TDLAS

Наведение, управление и обнаружение 

Подвес компенсирует вибрации и наклоны БПЛА в полете, удерживая лазерный луч на объекте. Диапазон тангажа от +30° до −90° позволяет вести наблюдение от почти горизонтального до строго вертикального вниз — это охватывает инспекции как вертикальных стенок резервуаров, так и горизонтальных площадок.

BL-CH4 разработан для дронов Matrice 300 RTK и Matrice 350 RTK и подключается через стандартный разъем X-Port, обеспечивая питание, управление подвесом и передачу данных. Управление датчиком и просмотр результатов в реальном времени производится через штатное приложение DJI Pilot на пульте управления. Для других БПЛА возможна индивидуальная адаптация через Payload SDK, уточняйте у специалистов Aeromotus.

Камера 1920×1080 при 30 кадрах в секунду работает синхронно с лазерным датчиком. На изображении оператор видит точку лазерного наведения и получает визуальное подтверждение объекта инспекции. Камера позволяет сопоставить данные газоанализатора с визуальной картиной, чтобы зафиксировать состояние трубопровода, оборудования и рельефа для формирования отчета, объединяющего концентрацию метана и фото-обзор. 

Маршрутизация и обработка данных

BLV BL-CH4 поддерживает загрузку заранее подготовленных маршрутов полета в форматах KMZ и KML. Функция отслеживания рельефа автоматически регулирует высоту дрона по рельефу местности, поддерживая постоянное расстояние до поверхности для обеспечения стабильной дальности лазерного замера при обследовании пересеченной местности. Определение координат в реальном времени синхронизирует каждое измерение с GPS-точкой. 

После посадки и завершения полета данные синхронизируются с облачной платформой CH4 Cloud. Для синхронизации требуется интернет-соединение через Wi-Fi пульта или мобильную сеть. Облачная платформа выполняет обработку собранных данных и предоставляет следующие функции анализа:

● Построение тепловых карт концентраций CH4 на геоподложке с привязкой к GPS-координатам;
● Построение графика концентрации по длине обследованного объекта;
● Идентификация точек утечки по координатам с классификацией по интенсивности.
● Сравнение с базовой линией предыдущих облетов того же объекта, отслеживание динамики выбросов, построение трендов по каждой точке трассы;
● Централизованное хранение данных по нескольким объектам и периодам инспекций;
● Многопользовательский онлайн-мониторинг с отображением полета, данных и тревог в реальном времени.

Сферы применения детектора метана BLV BL-CH4

Нефтегазовые трубопроводы

Магистральные и распределительные трубопроводы проходят через пересеченную местность: леса, болота, овраги, промышленные зоны. Ручной обход таких трасс занимает дни и не дает сплошного покрытия, так как замеры выполняются в дискретных точках, а участки между ними остаются неконтролируемыми. BL-CH4 на БПЛА проходит вдоль трассы по заранее загруженному KML-маршруту, пока лазерный луч непрерывно сканирует поверхность грунта над трубой. Скорость отклика 5 мс обеспечивает фиксацию утечки даже при скорости полета 10–15 м/с. Функция отслеживания рельефа автоматически выдерживает постоянную высоту над поверхностью, поэтому дальность замера остается стабильной на участках с перепадами высот. На выходе получается карта концентраций метана вдоль всего трубопровода, где каждая точка замера привязана к GPS-координатам с точностью RTK.

Нефтеперерабатывающие заводы

НПЗ — это плотная застройка с трубопроводными эстакадами, резервуарами, колоннами и технологическим оборудованием. Потенциальные точки утечек: фланцевые соединения, клапаны, сварные швы. BL-CH4 облетает эстакады и резервуары с безопасного расстояния, наводя лазерный луч на подозрительные узлы через 3-осевой стабилизированный подвес. Диапазон тангажа от +30° до −90° позволяет инспектировать как горизонтальные площадки, так и вертикальные стенки резервуаров за один проход. Встроенный дальномер до 1000 метров определяет точное расстояние до точки замера, что необходимо для корректного расчета концентрации, ведь на крупных объектах дистанция до цели постоянно меняется. RGB-камера синхронно фиксирует состояние оборудования, и оператор получает совмещенный результат в виде значения концентрации метана, координат и фотографий узла на одном экране.

Химические предприятия

На химических производствах воздух содержит смешанные газовые потоки: пары растворителей, аммиак, сероводород, углекислый газ. Обычные контактные газоанализаторы часто реагируют на несколько компонентов одновременно, поэтому отличить метановую утечку от фонового загрязнения затруднительно. TDLAS-метод в BLV BL-CH4 решает эту проблему благодаря высокой селективности, необходимой для автоматизированной системы мониторинга окружающей среды на предприятии, где ложное срабатывание приводит к необоснованной остановке производства.

Полигоны ТБО и свалки

На полигонах твердых бытовых отходов метан образуется при анаэробном разложении органики и выделяется через поверхность тела свалки, газовые колодцы и дренажные системы. Ручной замер на полигоне затруднен: грунт нестабилен, рельеф неровный, а воздух токсичен. BLV BL-CH4 сканирует поверхность полигона с высоты 10–50 метров, а функция отслеживания рельефа поддерживает постоянное расстояние до грунта таким образом, что лазерный луч работает на оптимальной дистанции даже над неровностями. За один вылет дрон покрывает до 2 км² территории, фиксируя зоны повышенной эмиссии с GPS-привязкой.

Морские платформы

На морских нефтегазовых платформах пространство ограничено. Выход персонала на палубу для ручной инспекции требует остановки части операций и создает риск для экипажа. БПЛА с BLV BL-CH4 облетает платформу и сканирует палубное оборудование, факельные трубы и зоны под платформой на наличие утечек без остановки работы и выхода людей в опасную зону. Дистанция до 300 м позволяет дрону держаться на безопасном удалении от конструкции, а защита IP54 обеспечивает работу в условиях морской влажности. Данные передаются в CH4 Cloud, где формируется отчет по узлам платформы с координатами и фотоматериалами для ремонтной бригады.

СПГ-терминалы и резервуарные парки

Сжиженный природный газ требует постоянного контроля герметичности резервуаров, трубопроводов и наливных эстакад, так как утечка метана на СПГ-терминале — это риск возгорания и потери большого объема продукта. BLV BL-CH4 инспектирует обвалование резервуаров, соединительные трубопроводы и узлы загрузки с расстояния, на котором дрон остается за пределами опасной зоны. Лазерный дальномер до 1000 метров обеспечивает точное определение расстояния до точки замера на крупных резервуарах, где визуальная оценка дистанции оператором невозможна. Каждое измерение привязывается к координатам, и в CH4 Cloud строится карта концентраций по всему резервуарному парку для планирования ремонта.

Городские газовые сети

Газораспределительные станции, подземные газопроводы и шкафы регуляторов давления расположены в городской застройке. Ручной замер в городе осложнен движением транспорта, ограниченным доступом к колодцам и необходимостью перекрытия участков. BL-CH4 на БПЛА выполняет сканирование трасс газопроводов по заранее построенному KML-маршруту за 10–15 минут на квартал — это заменяет часы ручного обхода бригадой. При фиксации повышенной концентрации метана система записывает точку с координатами RTK-уровня, и наземная бригада получает точный адрес для проверки. 

Угольные склады и горные выработки

Угольные штабели и терриконы выделяют метан в процессе окисления угля. Накопление метана в складских помещениях и на открытых площадках создает риск взрыва, поэтому контроль эмиссии должен быть регулярным. BLV BL-CH4 сканирует поверхность угольных штабелей и идентифицирует зоны с повышенным выделением метана. Функция координации в реальном времени привязывает каждую точку замера к плану склада, что позволяет отслеживать динамику выделения метана при изменении температуры, влажности и ветра. Данные накапливаются в CH4 Cloud, и предприятие получает возможность прогнозировать опасные зоны до того, как концентрация достигнет критических значений.

Сравнительная таблица БПЛА с BLV BL-CH4 и ручной газоанализатор

Сценарий применения детектора метана BLV BL-CH4