Результаты исследования опубликованы в журнале "Drones" в 2023 году. Разработка была поддержана финансово Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSNM-2020-0024).
Учеными Пермского Политеха и специалисты по аэросъемке решили отслеживать метановые выбросы, анализируя состав воздуха в реальном времени с помощью бортовых приборов беспилотного квадрокоптера X-FLY (Россия) на основе открытой архитектуры. Для этой цели был выбран квадрокоптер X-FLY с полётным контроллером Pixhawk Cube Black. Масса квадрокоптера с батареей составила 3,8 кг, а время полёта с полезной нагрузкой весом 0,5 кг при нормальных условиях составляло 25 минут.
Для определения концентрации метана в воздухе был выбран популярный лазерный детектор Laser Methane mini. Он обладает небольшим весом, широким диапазоном измерений, высокой чувствительностью и скоростью измерений. Лазерные детекторы способны получать информацию обо всей приземной воздушной толще над заданной точкой земной поверхности за одно измерение. В отличие от электрохимических датчиков, они не зависят от изменений метеорологических условий и нисходящего потока воздуха, создаваемого винтами мультироторных БПЛА.
Исследователи разработали специальный программно-аппаратный интерфейс под названием LaserHub+ для интеграции БПЛА и лазерного детектора метана. Они изучили зарубежные аналоги, провели реверс-инжиниринг (разбор готового устройства на составляющие), расшифровали потоки данных с детектора и создали отечественный аналог.
Ранее пользователи, желающие получить точную карту концентраций газа, должны были покупать изделие за 600-700 тысяч рублей, но теперь доступно использование LaserHub+, стоимость которого составляет 2,5 тысячи рублей.
LaserHub+ передает данные и координаты измерений концентрации метана с детектора на беспилотник, а затем в режиме реального времени на наземную станцию управления. После этого данные газовой разведки легко извлекаются в формате листа Excel и могут быть проанализированы в специализированных программах.
– Модуль LaserHub+ представляет собой более простую, чем известные существующие комплексы, конструкцию. Конечный пользователь может самостоятельно собрать ее из доступных комплектующих по готовым чертежам и программным кодам. Использование LaserHub+ позволяет обойтись одной бесплатной общедоступной программой для настройки оборудования, планирования полётов и извлечения собранных данных вместо комплекса специализированных коммерческих программ, – рассказывает кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории рационального природопользования и природоподобных технологий ПНИПУ Тимофей Филькин.
Разрабатываемое техническое решение было подвергнуто тестированию в процессе газовых съемок на полигонах и свалках твердых коммунальных отходов, и мы убедились в его эффективности.
Для исследования выбросов метана необходимо использование современных методов и технических средств для измерения концентрации газа в воздухе. Разработанный в нашем университете ПНИПУ и специалистами компании "Беспилотные авиационные системы" программно-аппаратный интерфейс LaserHub+ является доступным, легким в использовании и универсальным, так как совместим с другими беспилотными вертолетами и моделями лазерных детекторов.
На заглавном фото: Квадрокоптер X-FLY с детектором метана LMm. (c) ПНИПУ.
По материалам пресс-службы Пермского Политеха.
