Искусственный интеллект на страже газопроводов: российские учёные разработали систему обнаружения утечек
Систему обнаружения утечек газа с применением искусственного интеллекта разработали исследователи из Тюменского государственного университета (ТюмГУ). Разработка снизит расходы на ликвидацию утечек и повысит пожарную и экологическую безопасность газопроводов.
Анализировать и предсказывать
Как известно, добыча газа – это сложный технологический процесс, при котором существует риск утечек газа из газотранспортной системы. Они могут стать причиной серьёзных пожаров, так как главный компонент газовой смеси – горючий газ метан. Поэтому специалисты постоянно разрабатывают и совершенствуют методы своевременного обнаружения и ликвидации утечек.
Сегодня, как правило, поиском утечек занимаются выездные бригады, которые с помощью газоанализаторов замеряют концентрацию газа на разных участках газопроводов. В остальное время за утечками газа следят системы защиты. К сожалению, они не способны отследить мелкие утечки, которые до приезда специалистов могут стать причиной пожара.
Более современный способ повышения пожарной безопасности – круглосуточный мониторинг с помощью камер и инфракрасных лазеров, которые отслеживают утечки по поглощению молекулами газа энергии инфракрасного излучения. За устройствами дистанционно следит оператор, который при необходимости вызывает аварийные бригады.
Оптимизировать и автоматизировать дистанционный контроль утечек газа можно с помощью искусственного интеллекта и моделей, которые обучены в режиме реального времени определять утечки и информировать о них оператора, отмечает замдиректора Школы компьютерных наук ТюмГУ профессор Артём Шевляков.
Исследователи ТюмГУ создали систему автоматического обнаружения утечки, основанную на алгоритмах компьютерного зрения. Для обучения нейросети они объединили экспериментальные данные инфракрасных камер и газоанализаторов.
– Разрабатываемая система сможет анализировать мультимодальные данные (видео с инфракрасных камер, показания газоанализаторов, направление ветра и тому подобное) и не только предсказывать факт утечки, но и автоматически обнаруживать поломку или раскалибровку измерительного оборудования, возникновение рассогласованности в показаниях нескольких приборов, – поясняет Шевляков.
Старший преподаватель Школы компьютерных наук ТюмГУ Владимир Ракитин добавляет, что внедрение разработки позволит снизить расходы за счёт сокращения выездов бригад.
– Также удастся снизить время оперативного реагирования на утечки, уменьшить потери газа и повысить пожарную и экологическую безопасность газопроводов, – заключил учёный.
«Сейф» для метана
Тем временем учёные Казанского (Приволжского) федерального университета вместе с коллегами из Университета Бойнорда (Иран) и Хэнаньского технологического университета (Китай) разработали новое вещество, которое поможет более эффективно хранить и перево-зить метан, а также снизить риск его утечек. Поверхностно-активное вещество биосурфактант получено на основе гидроксилированного олеата (соли органической кислоты, в которую добавили гидроксильную группу). Оно позволяет эффективно формировать стабильные гидраты метана.
Для создания биосурфактантов исследователи использовали экологически безопасные и недорогие исходные материалы – касторовое масло и олеиновую кислоту. По словам исследователей, такой метод образования гидратов метана не будет оказывать негативного воздействия на окружающую среду в отличие от применения широко используемых для этой же цели синтетических поверхностно-активных веществ – например, токсичного додецилсульфата натрия, напомнили в Российском научном фонде (РНФ).
Как рассказали в пресс-службе фонда, разработка может быть применена для безопасной и «зелёной» транспортировки метана, который используется в качестве «бытового» газа, промышленного сырья и рассматривается как потенциальное топливо будущего. Поскольку метан, основной компонент природного газа и один из основных топливных источников энергии, легко воспламеняем и летуч, его хранение и транспортировка требуют применения сложных технологий.
Существующие методы сжижения (превращение метана из газа в жидкость, чтобы он занимал в 600 раз меньший объём) и сжатия метана имеют высокую стоимость. Альтернативным способом хранения могут стать гидраты метана – кристаллические соединения, в которых молекулы газа заключены в «ячейки», сложенные из молекул воды. Такой способ отличается от сжижения тем, что молекулы метана вместе с водой находятся в твёрдом состоянии.
Василий АКУЛОВ.