Integruotas UAV sprendimas 3D skenavimui ir metano kiekybiniam vertinimui MetScan + AIRINS.ai

MetScan+AIRINS.ai metano skenavimo sistema sukurta siekiant užtikrinti didelio tikslumo nuotėkių aptikimą ir lokalizavimą gamtinių dujų pramonėje.

Sprendime naudojama OP-TDLAS (Open-Path Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) technologija, leidžianti saugiai aptikti metano emisijas dideliu atstumu. Tai suteikia galimybę greitai atlikti didelių ir sunkiai pasiekiamų teritorijų inspekcijas. Įrenginys veikia „Plug & Play“ režimu ir yra suderinamas su UAV platformomis DJI Matrice 400 ir Matrice 350.

Didžiausias aptikimo nuotolis (MDD) ir jautrumas

Sistemos veikimas priklauso nuo dujų koncentracijos, paviršiaus atspindžio savybių bei apšvietimo sąlygų.

Pavyzdiniai rezultatai:

75 m – 1 000 ppm·m koncentracijos debesis (saulėtos sąlygos, vertikalus testas)
100 m – 2 500 ppm·m koncentracijos debesis (apsiniaukusios sąlygos, vertikalus testas)

Pagrindiniai sistemos komponentai

3 ašių stabilizuotas gimbalas – užtikrina aukštą matavimų tikslumą ir stabilumą.
Lazerinis tolimatis – veikimo nuotolis iki 800 m naktį ir iki 500 m dieną.
Vaizdo kamerų sistema – plataus kampo kamera (35 mm) ir teleobjektyvinė kamera (300 mm), leidžiančios efektyviai identifikuoti bei dokumentuoti galimus emisijų šaltinius.

AIRINS.ai programinės įrangos platforma

AIRINS.ai platforma skirta pažangiai po skrydžio surinktų duomenų analizei ir realaus laiko stebėsenai per MQTT protokolą. Platforma suteikia galimybę efektyviai apdoroti, vizualizuoti ir interpretuoti metano emisijų duomenis.

Pagrindinės funkcijos:

2D ir 3D vizualizacija – taškų debesų, šilumos žemėlapių (heat maps) ir lazerio spindulių trajektorijų atvaizdavimas.
DI pagrįstas išmanusis ataskaitų generavimas – automatinis padidintos emisijų koncentracijos zonų (hotspotų) nustatymas ir identifikavimas.
Duomenų sinchronizavimas – metano koncentracijos matavimų susiejimas su GPS koordinatėmis bei vaizdo įrašų duomenimis, užtikrinant tikslią emisijų šaltinių lokalizaciją ir analizę.

Platforma leidžia centralizuotai valdyti duomenų srautus, atlikti išsamią erdvinę analizę ir generuoti standartizuotas ataskaitas infrastruktūros priežiūros bei emisijų monitoringo užduotims.

Kur geriausiai pritaikomas MetScan – metano aptikimas naudojant dronus

Vamzdynai

Greitas metano skenavimas ilguose vamzdynų ruožuose, optimizuotas periodinėms LDAR (Leak Detection and Repair) patikroms. Sprendimas pritaikytas Europos Sąjungos metano reglamento reikalavimams.

Ši technologija ypač naudinga vietovėse, kur prieiga nuo žemės yra sudėtinga arba ribota, pavyzdžiui, atokiose teritorijose, vamzdynų susikirtimuose su upėmis ar keliais. Sistema taip pat efektyviai naudojama infrastruktūros patikrai po techninės priežiūros, remonto ar statybos darbų.

Pramoniniai objektai ir įrenginiai

Greitos metano patikros įvairiuose objektuose – platformose, kompresorių stotyse, paskirstymo stotyse ir gamybinėse aikštelėse, kuriose galimi daugialypiai ir geografiškai išsibarstę nuotėkio šaltiniai.

Sistema palaiko OGMP 2.0 metodikos procedūras kaip pirminį etapą prieš objekto lygmens emisijų kiekybinį vertinimą taikant „iš viršaus į apačią“ (top-down) metodiką. Taip pat ji atitinka LDAR procedūras, numatytas Europos Sąjungos metano reglamente.

„MetScan“ leidžia:

tiksliai lokalizuoti potencialius nuotėkio šaltinius iki atskirų komponentų lygmens;
nustatyti remonto prioritetus pagal aptiktų emisijų reikšmingumą;
mažinti neatitikimus tarp „iš apačios į viršų“ (bottom-up) ir „iš viršaus į apačią“ (top-down) emisijų vertinimo metodų;
efektyviau planuoti techninės priežiūros ir remonto veiksmus.

Metano emisijų kiekybinis vertinimas

„MetScan + AIRINS.ai“ taip pat gali būti naudojamas bandomiesiems arba neinternetiniams (offline) metano emisijų kiekybinio vertinimo procesams, bendradarbiaujant su AIRINS ekspertų komanda. Tokiais atvejais sistema gali pateikti preliminarius emisijų srautų įverčius, pavyzdžiui, kg/h vienetais.

Ši funkcija nėra standartinė kiekvieno diegimo dalis ir aktyvuojama pagal konkretaus projekto poreikius.

Vertė dideliems infrastruktūros objektams

Sprendimas yra ypač vertingas didelėse infrastruktūros teritorijose, kur reguliariai kartojami matavimai leidžia operatoriams ir techninės priežiūros komandoms sutelkti dėmesį į labiausiai tikėtinus nuotėkio šaltinius bei rizikos zonas.

Tai padeda padidinti patikrų efektyvumą tiek atliekant rutininius metano tyrimus, tiek prieš planinius techninės priežiūros darbus ir po jų, užtikrinant patikimesnę emisijų kontrolę bei infrastruktūros eksploataciją.

Standartinis darbo procesas (Workflow) su MetScan + AIRINS.ai

1. Juostinis ir sektorinis skenavimas (Belt Scan / Sector Scan)

Šie skenavimo režimai skirti efektyviam metano emisijų aptikimui ir erdvinei lokalizacijai sudėtinguose pramoniniuose objektuose, kuriuose potencialūs nuotėkio šaltiniai yra išsidėstę didelėje teritorijoje, technologinėse platformose ar infrastruktūros mazguose.

Kai UAV skrydžiai virš objekto teritorijos yra ribojami arba neleidžiami dėl saugos, eksploatacinių ar reguliacinių reikalavimų, Sector Scan režimas leidžia atlikti nuotolinį teritorijos tyrimą iš objekto perimetro. Tokiu atveju dronas stabiliai laikosi nustatytoje pozicijoje prie objekto ribos, o „MetScan“ sistema automatiškai vykdo sektorinį skenavimą, generuodama georeferencijuotus metano koncentracijos matavimus visoje stebimoje teritorijoje. Šis metodas leidžia greitai identifikuoti galimas emisijų anomalijas neįskrendant į kontroliuojamą zoną.

Kai skrydžiai virš objekto yra leidžiami, naudojamas Belt Scan režimas, skirtas sistemingam ir didelės raiškos teritorijos tyrimui. UAV juda pagal iš anksto suplanuotą maršrutą arba operatoriaus valdomą trajektoriją, o „MetScan“ nepertraukiamai renka duomenis visos misijos metu. Taip sukuriamas vientisas georeferencijuotų metano matavimų koridorius, leidžiantis detaliai analizuoti emisijų pasiskirstymą ir jų ryšį su konkrečiais infrastruktūros elementais.

Vienas svarbiausių Belt Scan privalumų yra palankesnė lazerinio spindulio geometrija. Kadangi matavimo spindulys dažniausiai nukreipiamas į tiriamą zoną beveik statmenai paviršiui, pasiekiamas didesnis signalo stabilumas ir matavimo tikslumas. Dėl šios priežasties šis režimas paprastai užtikrina aukštesnę duomenų kokybę ir didesnį aptikimo jautrumą nei Sector Scan, kuriame matavimai atliekami iš didesnio kampo ir didesnio atstumo.

Kombinuotas abiejų režimų taikymas sudaro efektyvų pagrindą modernioms LDAR (Leak Detection and Repair) programoms. Sistemingai kartojant skenavimus galima ne tik aptikti metano emisijų židinius, bet ir stebėti jų dinamiką laike, prioritetizuoti techninės priežiūros veiksmus bei sumažinti paieškos apimtį iki konkrečių technologinių mazgų, vožtuvų, jungčių ar kitų komponentų. Tai ženkliai padidina vėlesnių patikrinimų, atliekamų naudojant rankinius matavimo prietaisus ar OGI (Optical Gas Imaging) kameras, efektyvumą ir tikslumą.

2. Duomenų sinchronizavimas

Kiekvienos misijos metu operatoriai gali stebėti matavimų ir skrydžio duomenis realiuoju laiku AIRINS.ai (AAI) platformoje. Tokia operatyvinė duomenų peržiūra leidžia atlikti pirminę kokybės kontrolę dar vykstant misijai ir įsitikinti, kad surinktų duomenų aprėptis bei kokybė yra pakankamos prieš užbaigiant skrydį.

Pasibaigus misijai, visas vaizdo ir matavimų duomenų rinkinys gali būti automatiškai perduodamas į debesijos infrastruktūrą per Wi-Fi ryšį. Sistema taip pat palaiko duomenų perdavimą naudojant Starlink ryšį arba mobiliuosius interneto prieigos taškus (mobile hotspots), todėl duomenys gali būti sinchronizuojami tiesiogiai iš darbo vietos, net ir atokiose teritorijose.

Objektuose, kuriuose nėra prieigos prie ryšio tinklų, duomenys gali būti eksportuojami per USB-C jungtį į vietinį kompiuterį ir vėliau įkelti į platformą. Toks metodas užtikrina patikimą duomenų atsarginį kopijavimą bei nenutrūkstamą darbo procesą net riboto ryšio sąlygomis.

Integruotas duomenų sinchronizavimo mechanizmas užtikrina sklandų perėjimą nuo duomenų surinkimo etapo prie jų analizės, sumažina rankinio duomenų tvarkymo poreikį ir leidžia greičiau pradėti emisijų vertinimo bei ataskaitų rengimo procesus.

3. Vizualizacija ir analizė

Po duomenų sinchronizavimo rezultatai pateikiami AIRINS.ai platformoje kaip interaktyvūs 2D ir 3D žemėlapiai su integruotais metano koncentracijos sluoksniais. Tokia vizualizacija leidžia greitai įvertinti emisijų pasiskirstymą tiriamoje teritorijoje ir identifikuoti zonas, kuriose užfiksuotos didžiausios metano koncentracijos.

Operatoriai gali atkurti visą misijos eigą, analizuoti skrydžio trajektoriją bei detaliai nagrinėti konkrečius matavimo taškus. Platforma suteikia galimybę priartinti ir pasukti erdvinį vaizdą, judėti misijos laiko juosta bei sinchroniškai peržiūrėti vaizdo įrašus kartu su matavimo duomenimis. Tai leidžia tiksliai nustatyti, kaip padidėję metano signalai yra susiję su konkrečiais infrastruktūros elementais, reljefo ypatumais ir aplinkos sąlygomis.

AIRINS.ai taip pat užtikrina ilgalaikį duomenų saugojimą ir istorinę analizę. Operatoriai gali grįžti prie ankstesnių misijų, pakartotinai peržiūrėti rezultatus bei palyginti skirtingų laikotarpių matavimus. Tokia lyginamoji analizė leidžia stebėti emisijų pokyčius laike, vertinti remonto ar techninės priežiūros darbų efektyvumą bei anksti identifikuoti naujai atsirandančias rizikos zonas.

Sistemingas istorinių ir einamųjų duomenų palyginimas padeda techninės priežiūros komandoms efektyviau nustatyti veiksmų prioritetus, sutelkiant dėmesį į tas teritorijas ir komponentus, kuriuose nuotėkių tikimybė yra didžiausia. Tai leidžia optimizuoti inspektavimo procesus, sumažinti eksploatacines sąnaudas ir pagerinti metano emisijų valdymo efektyvumą.

4. Ataskaitų rengimas ir rezultatų pateikimas

AIRINS.ai (AAI) platforma kiekvieną misiją paverčia struktūrizuotais ir tolimesnei analizei parengtais rezultatais, leidžiančiais efektyviai priimti sprendimus dėl emisijų valdymo ir infrastruktūros priežiūros.

Dirbtinio intelekto generuojamos metano tyrimų ataskaitos automatiškai apibendrina misijos rezultatus ir identifikuoja potencialius emisijų židinius. Kiekvienam aptiktam objektui pateikiami jį pagrindžiantys duomenys, įskaitant metano koncentracijos rodiklius, vaizdinę medžiagą iš skirtingų stebėjimo perspektyvų bei tikslias geografines koordinates. Bendrinamos interaktyvių žemėlapių nuorodos leidžia lauko komandoms greitai pasiekti nustatytas vietas ir atlikti tolimesnius patikrinimus.

Platforma taip pat suteikia galimybę eksportuoti tiek vizualinius, tiek struktūrizuotus duomenis. Metano koncentracijos šilumos žemėlapiai, erdviniai duomenys bei matavimų rezultatai gali būti išsaugomi standartiniais formatais, tokiais kaip CSV, JSON ir SHP, užtikrinant jų integraciją į esamas organizacijos informacines sistemas, GIS platformas ir techninės priežiūros procesus.

Siekiant palengvinti rezultatų komunikavimą įvairioms suinteresuotosioms šalims, AIRINS.ai generuoja interaktyvias 2D ir 3D vizualizacijas, animuotus misijų atkūrimus bei vaizdinę medžiagą, kurią galima pateikti ekrano nuotraukų ar trumpų vaizdo įrašų forma. Tai leidžia aiškiai ir suprantamai pristatyti tyrimo rezultatus tiek techniniams specialistams, tiek vadovybei ar reguliavimo institucijoms.

Identifikuoti potencialūs emisijų židiniai vėliau gali būti tikslinami ir patvirtinami naudojant antžemines matavimo priemones, tokias kaip rankiniai metano detektoriai ar OGI (Optical Gas Imaging) kameros. Tokiu būdu AIRINS.ai tampa svarbia platesnio LDAR (Leak Detection and Repair) proceso dalimi, padedančia greitai aptikti, lokalizuoti ir efektyviai valdyti metano emisijas visame infrastruktūros objekte.

Technologija MetScan + AIRINS.ai

Įranga („MetScan“)

„MetScan“ sistema naudoja pažangią TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) lazerinę technologiją, paremtą difuzinio atspindžio OP-TDLAS principu. Naudojamas 3R klasės lazeris užtikrina didelio tikslumo dujų koncentracijos matavimus net iš didelio atstumo.

Sistema pasiekia iki 50 Hz mėginių ėmimo dažnį, leidžiantį aptikti net mažas ir trumpalaikes dujų debesų struktūras bei dinamiškus metano koncentracijos pokyčius.

Įranga turi dvigubos optikos kamerų sistemą, apimančią teleobjektyvą ir plačiakampę kamerą, taip pat integruotą aštuonių branduolių skaičiavimo procesorių, užtikrinantį realaus laiko duomenų apdorojimą tiesiog skrydžio metu.

Sistema sukurta kaip Plug & Play sprendimas, lengvai integruojamas su DJI UAV platformomis, tokiomis kaip Matrice 350 ir Matrice 400. Papildomai, naudojant specialų integracinį rinkinį, sistema gali būti pritaikyta ir kitų gamintojų dronams.

„MetScan“ taip pat yra aprūpintas itin stabiliu 3 ašių gimbalu, užtikrinančiu aukštą matavimų tikslumą, minimalias vibracijas ir patikimą duomenų rinkimą net sudėtingomis skrydžio sąlygomis.

Programinė įranga (AIRINS.ai)

AIRINS.ai yra pažangi debesų kompiuterija paremta analitinė platforma, kuri sudaro visos metano aptikimo sistemos programinį „branduolį“ ir veikia integracijoje su MetScan įranga.

Pagrindinė jos funkcija – didelės apimties duomenų, surinktų UAV dronų atliekamų pramoninės infrastruktūros inspekcijų metu, apdorojimas, vizualizavimas, analizė ir ataskaitų generavimas.

1. Duomenų sinchronizavimas ir valdymas lauko sąlygomis

Tiesioginė peržiūra: Misijos (drono skrydžio) metu operatoriai gali realiuoju laiku stebėti ir vertinti duomenų kokybę. Tai leidžia įsitikinti, kad pažymėta teritorija buvo pakankamai padengta matavimais dar prieš dronui nusileidžiant.

Lankstus duomenų perdavimas (Store-and-forward): Platforma pritaikyta darbui sudėtingomis lauko sąlygomis. Pasibaigus misijai, duomenys (matavimai ir sinchronizuota vaizdo medžiaga) gali būti perduodami į debesiją per „Wi-Fi“, mobilųjį interneto prieigos tašką (hotspot) arba „Starlink“ tinklą. Jei ryšio nėra visiškai, sistema leidžia nukopijuoti duomenis per USB-C kabelį kaip atsarginę kopiją ir perduoti juos vėliau.

Istorijos valdymas: Kiekvienas skrydis ir matavimų rinkinys yra nuolat saugomas misijų archyve, taip kuriant išsamią objekto duomenų bazę, kurią galima naudoti vėlesnei peržiūrai, analizei ar auditui.

2. Pažangi 2D ir 3D vizualizacija

Viena didžiausių AIRINS.ai stiprybių yra lazerinių matavimų (TDLAS) surinktų pirminių duomenų pateikimo būdas:

Interaktyvūs žemėlapiai ir modeliai: Programinė įranga generuoja skaitmeninę aplinką (2D žemėlapius ir 3D erdvės modelius), kurioje surinkti metano koncentracijos duomenys pateikiami aiškių ir lengvai interpretuojamų sluoksnių pavidalu.

Daugiafunkciai šilumos žemėlapiai (Heatmaps): Naudotojas gali perjungti skirtingus vaizdavimo režimus, kad geriau suprastų nuotėkio pobūdį ir pasiskirstymą. Galimi režimai: taškų debesis (Point Cloud), tinklelis (Grid), spindulys (Ray) ir interpolacija (Interpolation).

Spalvinis koncentracijos mastelio žymėjimas: Sistema naudoja intuityvią spalvų skalę (žalia spalva žymi mažą koncentraciją, raudona – didelę), todėl analitiko dėmesys iš karto nukreipiamas į padidintos rizikos zonas.

Visiškas interaktyvumas: Modelius galima laisvai sukti, didinti, mažinti ir naršyti pagal misijos vykdymo laiko ašį.

Sinchronizuotas vaizdo kontekstas: Kartu su 3D žemėlapiu galima peržiūrėti drono užfiksuotą vaizdo medžiagą (tiek iš plataus kampo, tiek iš teleobjektyvo kameros). Tai leidžia tiksliai susieti nematomą dujų „debesį“ su konkrečiu vožtuvu, vamzdžiu ar kitu vietovės objektu.

3. Analizė ir „karštųjų taškų“ identifikavimas naudojant dirbtinį intelektą

DI pagrįstas aptikimas: Programinė įranga naudoja dirbtinį intelektą surinktų duomenų analizei ir automatiniam galimų nuotėkio vietų (vadinamųjų karštųjų taškų, hotspots) nustatymui.

Patikimumo rodiklis (Confidence Score): Kiekvienam identifikuotam karštajam taškui priskiriamas specialus patikimumo įvertinimas, pagrįstas signalo ir triukšmo santykio (SNR) analize. Tai padeda naudotojams greitai įvertinti aptikto nuotėkio tikimybę ir svarbą.

Istorinė ir lyginamoji analizė: Naudotojai gali atidaryti ankstesnių misijų duomenis, palyginti juos su naujausiais rezultatais ir įvertinti, ar nuotėkiai didėja, pasireiškia sezoniškai, ar buvo sėkmingai pašalinti po atliktų remonto darbų.

4. Išsamus ataskaitų rengimas ir duomenų eksportas

AIRINS.ai automatizuoja procesus, kurie anksčiau reikalavo daugelio valandų analitikų darbo – pirminius drono surinktus duomenis paverčia parengtais informacijos paketais remonto ir nuotėkių aptikimo bei šalinimo (LDAR) komandoms.

Automatizuotos inspekcijų ataskaitos: Sistema generuoja profesionalias ataskaitas (PDF arba redaguojamu DOCX formatu), kuriose pateikiama misijos santrauka, taikyta metodika, įtariamų karštųjų taškų sąrašas pagal prioritetą, tikslios geografinės koordinatės bei metano koncentracijos lygiai (ppm·m).

Pagalba lauko darbams: Kiekvienam ataskaitoje identifikuotam nuotėkio taškui priskiriama tiesioginė nuoroda į „Google Maps“, todėl antžeminės komandos (naudojančios nešiojamuosius analizatorius ar OGI kameras) gali tiksliai ir greitai naviguoti iki gedimo vietos.

Integracija su išorinėmis sistemomis (GIS): Programinė įranga neapriboja naudotojų vien savo ekosistema. Struktūrizuotus duomenis galima eksportuoti formatais, suderinamais su kartografine ir inžinerine programine įranga – .shp (Shapefile), .json (GeoJSON) – taip pat analizei skaičiuoklėse naudojamu .csv formatu.

Animacijos ir vaizdinė medžiaga: Vadovybei ar suinteresuotosioms šalims (pavyzdžiui, ESG investuotojams) skirtoms prezentacijoms galima eksportuoti animuotus 2D ir 3D inspekcijos eigos vaizdus trumpų vaizdo įrašų arba ekrano kopijų formatu.

5. Saugumas, BDAR atitiktis ir prieigos valdymas

Duomenų saugojimas pagal regioninius reikalavimus: Duomenys gali būti saugomi serveriuose konkrečiuose regionuose (pvz., Europos Sąjungoje), taip užtikrinant visišką atitiktį duomenų rezidavimo ir apsaugos reikalavimams, įskaitant Bendrąjį duomenų apsaugos reglamentą (BDAR).

Duomenų izoliacija (paskyrų architektūra): Sistema leidžia kurti hierarchinę paskyrų struktūrą. Pagrindinė paskyra priklauso paslaugų teikėjui (dronų operatoriui), kuris gali kurti atskiras subpaskyras savo galutiniams klientams. Kiekvienas klientas mato tik tas misijas ir duomenis, kurie jam buvo tiesiogiai suteikti. Tai užtikrina visišką konfidencialumą tais atvejais, kai vienas paslaugų teikėjas aptarnauja kelias skirtingas infrastruktūros bendroves ar organizacijas.