По данным Росгидромета концентрация парниковых газов, к которым относится и метан, ежегодно растет. Объем выбросов метана в России в 2021 году приблизился к 315 млн тонн. Выбросы происходят благодаря многим отраслям промышленности. Основные «производители» метана — энергетический сектор и сельское хозяйство.
Метан опасен, поскольку сохраняет тепло на планете в 25 раз эффективнее углекислого газа. Из-за этого увеличивается среднегодовая температура. Производства стараются утилизировать метан, но этого мало. Нужно предотвращать производственные утечки, которые бывают, например, при сжигании топливных ископаемых. Если находить пики выбросов рано, то это поможет быстрее реагировать на них.
Наземный мониторинг осложняется тем, что «метановые» территории труднодоступны, представляют опасность для человека и занимают большие площади. Применение беспилотников дорого, в том числе из-за зарубежного коммерческого ПО.
Ученые ПНИПУ и специалисты по аэросъемке решили мониторить выбросы через показатели состава воздуха в реальном времени при помощи бортовых приборов беспилотника. Они использовали отечественный квадрокоптер X-FLY на базе открытой архитектуры. Его масса с батареей составила 3,8 кг, продолжительность полёта при нормальных условиях – 25 мин.
Для определения концентрации метана в воздухе выбрали популярный лазерный детектор Laser Methane mini. Он легкий, высокочувствительный и быстро измеряет выбросы. Лазерные детекторы за одно измерение могут получать информацию о воздушной толще над заданной точкой земной поверхности. И они нечувствительны к изменениям погоды.
Чтобы интегрировать БПЛА и лазерный детектор, исследователи создали программно-аппаратный интерфейс LaserHub+. Его себестоимость – 2,5 тыс. руб. Интерфейс передает данные и координаты измерений от детектора к беспилотнику, а затем — на наземную станцию управления в режиме реального времени. Эти данные можно извлечь в формате листа Excel и проанализировать.
LaserHub+ уже тестировали в ходе газовых съёмок полигонов и свалок твёрдых коммунальных отходов. Разработчики убедились, что он прост в использовании и может работать с другими беспилотниками вертолетного типа, а также с другими моделями лазерных детекторов.