Найти и уничтожить. Эффективные технологии ликвидации аварийных разливов нефти. Обнаружение разливов нефти


СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ РАЗЛИВОВ НЕФТИ ИЛИ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ВОДОЕМА

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема.

Известен способ определения поверхностного загрязнения вод водоемов нефтью и нефтепродуктами (Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения нефтью №1417-76, НИИ Гигиены им. Φ.Ф. Эрисмана, 1976, с. 39), заключающийся в том, что поверхностное загрязнение водоемов нефтью определяется описательно, поскольку количество его определить практически невозможно вследствие неравномерности его распределения. При наблюдениях отмечают направление и силу ветра (тихо, легкий ветер, заметный, сильный, очень сильный) и состояние водной поверхности (зеркальная, рябь, зыбь, волнение, сильное волнение).

Основной недостаток данного способа заключается в невозможности определить значительное загрязнение поверхности водоема нефтью уже при слабом волнении, а также невозможности работы без дополнительного освещения.

Известен способ выявления сильно загрязненных участков акваторий (Таргулян О.Ю. Темные страницы черного золота. Экологические аспекты деятельности нефтяных компаний в России. Москва, Изд. Гринпис России, 2002 г., с. 35), заключающийся в дешифрировании материалов космической съемки. Дешифрирование проводится в несколько этапов. На первом этапе производится полевое обследование региона с целью выявления общего состояния территории (акватории). На втором этапе проводится визуальный анализ снимка с целью выделения объектов, различных по оптической плотности, цвету и внутренней структуре, а также предварительная интерпретация этих объектов на основе полевых данных. На третьем этапе, при повторном обследовании территории, различные объекты, представленные на снимке, «привязываются» на местности и «кладутся» на карту.

Недостаток данного способа заключается в ограниченности применения из-за отсутствия актуальных космоснимков акватории, увеличенное время обнаружения из-за необходимости дважды обследовать территорию исследования.

Известен способ обнаружения нефтяных загрязнений на поверхности водоемов (Шилин Б.В., Молодчанин И.А. Контроль состояния окружающей среды тепловой аэросъемкой. М.: Недра, 1992 г., с. 8, 20), принятый за прототип, заключающийся в преобразовании ИК-излучения элементов ландшафта в электрические сигналы, обработка сигналов, их регистрация на фотопленку или магнитный носитель с использованием тепловизора, установленного на борту самолета. Аэросъемка выполняется при высоте полета 70-100 м.

Недостатком данного способа является низкая оперативность обнаружения (связанная с необходимостью дешифрирования аэрофильмов вне борта вертолета), низкая точность определения координат загрязнения (связанная с привязкой кадров по характерным ориентирам), невозможность прогнозирования распространения загрязнения из-за постоянного движения самолета, увеличенное время обнаружения загрязнения (связанное с низкой высотой полета самолета) и дороговизна способа.

Техническим результатом способа обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема является повышение оперативности обнаружения и сбора разливов нефтепродуктов на поверхности водных объектов, повышение точности определения координат разливов нефти или нефтепродуктов, прогнозирование распространения разлива нефти или нефтепродуктов на краткосрочный и долгосрочный период времени, возможность работы в любых климатических условиях и независимость от параметра день/ночь.

Технический результат достигается тем, что способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема включающий преобразование ИК-излучения элементов ландшафта в электрические сигналы, обработку сигналов, их регистрацию на фотопленку или магнитный носитель с использованием тепловизора, отличающийся тем, что тепловизор устанавливают на беспилотном летательном аппарате, располагаемом в зависшем состоянии над зоной разлива, тепловизор осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые через приемно-передающее устройство беспилотного летательного аппарата передаются в режиме реального времени в частотном диапазоне от 900 до 928 МГц на пункт круглосуточного дистанционного наблюдения, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость, направление распространения с использованием программно-математической обработки, и на основании данной информации создается прогноз на краткосрочный или долгосрочный период времени, с построением прогнозных карт распространения разливов нефти или нефтепродуктов, которые в виде телеметрической информации передаются на экипажные или безэкипажные катера, которые осуществляют развертывание в районе загрязнений боновых заграждений и осуществляют последующий сбор нефти или нефтепродуктов.

При использовании беспилотных летательных аппаратов (БЛА), способных по своим тактико-техническим характеристикам «зависать» в воздухе, и для контроля состояния акватории водного объекта можно минимизировать время, затрачиваемое на обследование.

Способ поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - схема обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов, где:

1 - тепловизионная камера;

2 - средства радиосвязи;

3 - группа метеорологических датчиков;

4 - пункт дистанционного наблюдения;

5 - беспилотный летательный аппарат;

6 - экипажный/безэкипажный катер;

7 - боновые заграждения.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов осуществляется следующим образом. Согласно фиг. 1, представлена структурная схема предлагаемого способа обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов, который содержит тепловизионную камеру 1 (тепловизионный модуль ТС384 представляет собой компактный, легкий, моноблочный тепловизор с высокой чувствительностью и высоким качеством изображения). Благодаря усовершенствованной обработке тепловых изображений ТС384 обеспечивают четкое тепловое видео, которое можно воспроизвести на любом мониторе. ТС384 легко встраивается в систему с необходимыми интерфейсами на задней стороне. Модуль ТС поддерживает цифровой видеовыход (LVDS), композитный видеовыход (BNC), дистанционное управление по интерфейсу (RS232), а также цифровой фотоаппарат со сменным объективом NEX-5 SONY), установленные на борту беспилотного летательного аппарата (БЛА), совершающего облет над акваторией по заданному маршруту 5, передающего по средствам радиосвязи 2 актуальную информацию о наличии (отсутствии) разливов нефти или нефтепродуктов на пункт дистанционного наблюдения 4, группа датчиков 3, установленная на пункте дистанционного наблюдения, определяет метеорологические параметры состояния окружающей среды, информация о разливе нефти по радиоканалу 2 передается на экипажный или безэкипажный катер 6, который устанавливает боновые заграждения в акватории водного объекта по маршруту 7.

Получаемая с помощью тепловизионной камеры (фиг. 1) 1, установленной на борту БЛА, информация о состоянии акватории водного объекта поступает по средствам радиосвязи 2 на пункт дистанционного наблюдения (ПДН) 4, где анализируется оператором ПДН, что позволяет составить представление об общем уровне загрязнения акватории водного объекта в реальный момент времени.

С помощью программно-технического комплекса строятся ореолы распространения нефти или нефтепродуктов. Установка в ПДН соответствующего программного обеспечения позволяет создать карту пространственного и временного распространения нефти или нефтепродуктов, прогноз траектории распространения разлива нефти или нефтепродуктов в зависимости от метеорологических данных, собираемых группой датчиков на ПДН и уточняемых группой датчиков на борту БЛА.

В случае обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов в акватории водного объекта информация, содержащая координаты разлива, а также прогноз распространения разлива, передается по средствам радиосвязи на борт экипажного или безэкипажного катера, оборудованного системой установки боновых заграждений.

При поступлении с ПДН сигнала о наличии разлива нефти или нефтепродуктов в акватории водного объекта экипажный или безэкипажный катер по заранее разработанному, с учетом прогноза распространения разлива, маршруту выдвигается в заданный район, где разворачивается система боновых заграждений.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов с использованием малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (мБЛА), а также экипажными или безэкипажными катерами заключается в выполнении следующих функций:

- проведение видеосъемки и аэрофотосъемки акваторий с высот от 50 м до 1000 м;

- проведение тепловизионного мониторинга акваторий;

- измерение температуры, давления/разрежения в зоне проведения мониторинговых исследований;

- определение координат разливов нефти или нефтепродуктов;

- прогноз распространения разливов нефти или нефтепродуктов;

- автоматическая или ручная установка заградительных бонов, донных якорей.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов может быть реализован в широком диапазоне климатических параметров окружающей среды (таких как скорость и направление ветра, интенсивность атмосферных осадков, температура атмосферного воздуха и др.).

Благодаря применению БЛА с установленными датчиками контроля загрязнения акватории водного объекта нефтью или нефтепродуктами, системы GPS, датчиков метеорологических параметров, безэкипажных катеров, оборудованных системами установки заградительных бонов, расширяются функциональные возможности способа обнаружения и сбора разливов нефти или нефтепродуктов, минимизируется время сбора аварийного разлива нефти, снижается вероятность ошибочного обнаружения.

Пример использования предлагаемого способа обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема.

Мониторинговые работы проводились в целях наблюдения за состоянием экологической безопасности территории Санкт-Петербурга с использованием мониторингового комплекса с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами вертолетного типа (МК с мБЛА) для обеспечения экологического контроля. Данная работа является частью комплекса мероприятий по наблюдению за состоянием окружающей среды и источниками антропогенного воздействия, проводимых в целях получения достоверной информации, необходимой для предотвращения и уменьшения неблагоприятных последствий изменения окружающей среды.

Исследования осуществлялись в районе «Ивановские пороги - Саперный» на реке Неве, где произошла посадка на мель сухогруза, нарушение герметичности топливных танков и разлив нефтепродуктов.

Согласно задачам работ, было предусмотрено применение мониторингового комплекса с малогабаритными летательными аппаратами вертолетного типа мБЛА-35 «Горный». При этом участие расчета (оперативной группы) МК мБЛА-35 «Горный» в работах заключалось в следующем: после получения сигнала о начале работ и последующего принятия решения на ликвидацию разлива нефтепродуктов Дежурной службой Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и экологической безопасности (далее - Комитет) расчет МК мБЛА-35 «Горный» выполняет проведение воздушной разведки нефтяного пятна в районе работ.

В результате выполнения воздушной разведки с применением аэрофотосъемки в ИК-диапазоне на поверхности водного объекта было обнаружено пятно аварийного разлива нефтепродуктов площадью 120 м2.

Наблюдение за распространением разлива нефтепродуктов на поверхности водного объекта обеспечивалось беспилотным летательным вертолетом комплекса мБЛА-35 «Горный», на высоте 200 метров зависшего над местом аварийного разлива нефтепродуктов, где в течение 10 минут наблюдений с использованием последовательной тепловизионной съемки было установлено двукратное увеличение площади разлива до 220 м2. При этом профиль пятна аварийного разлива вытянулся в северо-западном направлении.

На основании данных оперативного наблюдения и автоматизированной обработки получаемого сигнала по частоте в интервале 900 до 928 МГц были построены прогнозные карты распространения пятна аварийного разлива нефти, был сделан вывод о необходимости введения опережающего коэффициента, в целях полной локализации и сбора аварийного разлива нефтепродуктов.

Информация о разливе нефти по радиоканалу, используемому мониторинговым комплексом, передавалась на безэкипажный катер отечественного производства, который в автоматическом режиме устанавливал боновое заграждение в акватории водного объекта по маршруту, сформированному с учетом полученных ранее прогнозных карт распространения разливов нефти или нефтепродуктов. После обвода боновым заграждением места загрязнения оба его конца соединялись с помощью устройства для соединения концов бонового заграждения, при этом образуя замкнутый контур. После выполнения данной операции нефтяное пятно подтягивалось к месту сбора нефтепродуктов, где удаление утолщенного слоя нефтепродуктов происходило с помощью насосов и скримеров.

После сбора разлива нефти или нефтепродуктов на акватории р. Невы и побережье силами и средствами Комитета расчет МК мБЛА-35 «Горный» выполнил воздушный мониторинг района с целью контроля чистоты акватории и береговой черты, а также определения возможности завершения работ по сбору и утилизации нефти или нефтепродуктов. Никаких больше загрязнений выявлено не было, что свидетельствует о высокой оперативности и эффективности предлагаемого способа.

На выполнение работ с использованием МК мБЛА-35 «Горный» предусматривается 24-часовая готовность оперативной группы (расчета) МК к выполнению мониторинговых работ в случае чрезвычайной ситуации (аварийной ситуации), связанной с нарушением экологической безопасности Санкт-Петербурга.

В качестве аппаратуры полезной нагрузки использовались цифровой фотоаппарат Sony NEX-5 Alpha с установленным объективом SEL-50F18 и цифровая видеокамера GF-R1319H, а также тепловизионный модуль ТС384.

Координаты района проведения работ (с учетом выбора места взлета и посадки мБЛА-35 «Горный»):

- 59° 47'02'' СШ, 030° 43'38'' ВД;

- 59° 47'02'' СШ, 030° 44'33'' ВД;

- 59° 46'37'' СШ, 030° 44'33'' ВД;

- 59° 46'37'' СШ, 030° 43'38'' ВД;

- 59° 47'02'' СШ, 030° 43'38'' ВД.

Для достижения поставленной цели были проведены следующие мероприятия:

- определены границы района работ и составлен план полета;

- согласовано с Единым центром Организации воздушного движения выполнение полетов в заданном районе;

- выбрана позиция для размещения НСУ, позиция для запуска и посадки мБЛА-35 «Горный», а также выполнен облет акватории реки Невы в районе работ с выполнением аэрофотосъемки района;

- проведен выезд расчета МК мБЛА-35 «Горный» для выполнения работ.

Полеты в районе работ выполнялись в октябре 2015 г. во временной интервал с 12.00 ч. до 17.00 ч. (Мск). Погодные условия: небольшая облачность, без осадков, температура воздуха - 7°С, ветер на рабочей высоте - 10 м/с.

В ходе выполнения полета выполнялся телевизуальный контроль территории с помощью курсовой цифровой видеокамеры GF-R1319H. Видеосъемка производилась с высоты 200 метров.

В дополнение к видеонаблюдению производилась аэрофотосъемка района работ с помощью фотоаппарата Sony NEX 5 Alpha с установленным объективом SEL-50F18, а также в ИК-диапазоне с применением тепловизионного модуля ТС384. Разрешение исходных кадров составляет 3000×4000 пикселей. Следует отметить, что для конкретной величины высоты полета мБЛА (порядка 100-200 м) величина разрешающей способности на местности составляет порядка 3 см/пикс, что позволяет уверенно идентифицировать объекты размером порядка 30 см.

Таким образом, предлагаемый способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов описывает усовершенствованный алгоритм действий по обнаружению аварийных разливов нефти или нефтепродуктов в акватории водного объекта, позволяет минимизировать интервал времени от обнаружения аварийного разлива нефти или нефтепродукта до его сбора, повысить точность определения координат аварийных разливов, снизить трудозатраты на проведение работ по обнаружению и сбору разливов, проводить сравнительный анализ полученных данных.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема, включающий преобразование ИК-излучения элементов ландшафта в электрические сигналы, обработку сигналов, их регистрацию на фотопленку или магнитный носитель с использованием тепловизора, отличающийся тем, что тепловизор устанавливают на беспилотном летательном аппарате, располагаемом в зависшем состоянии над зоной разлива, тепловизор осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые через приемно-передающее устройство беспилотного летательного аппарата передаются в режиме реального времени в частотном диапазоне от 900 до 928 МГц на пункт круглосуточного дистанционного наблюдения, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость, направление распространения с использованием программно-математической обработки, и на основании данной информации создается прогноз на краткосрочный или долгосрочный период времени, с построением прогнозных карт распространения разливов нефти или нефтепродуктов, которые в виде телеметрической информации передаются на экипажные или безэкипажные катера, которые осуществляют развертывание в районе загрязнений боновых заграждений и осуществляют последующий сбор нефти или нефтепродуктов.

edrid.ru

2.3.1 Обнаружение и контроль разлива нефти. Проектирование судна-нефтесборщика для ликвидации разливов нефти в Финском заливе

Похожие главы из других работ:

Медь гранулированная. Производство и оборудование

3.5.1 Начало разлива

Разливка начинается с разделки выпускного отверстия выше уровня расплава, до появления ровной струи металла. Дальнейшая разделка летки ведется постепенно, по мере выпуска металла в желоб...

Неразрушающий контроль. Акустическая дефектоскопия

1.3 Приём и обнаружение ультразвука

Вследствие обратимости пьезоэффекта он широко применяется и для приёма ультразвука. Изучение ультразвукового поля может производиться и оптическими методами: ультразвук, распространяясь в какой-либо среде...

Оптимизация существующей технологии обессоливания нефти и повышения качества ее подготовки

1.1 Физико-химические свойства нефти, газа, воды поступающих на УПН Черновского месторождения нефти

В настоящее время поступление нефти на УПН Черновского месторождения осуществляется по системам промысловых трубопроводов с Быгинского, Погребняковского, Сосновского, Центрального, Черновского, Южно - Лиственского месторождений...

Оптимизация существующей технологии обессоливания нефти и повышения качества ее подготовки

1.1.1 Физико-химические свойства нефти, газа, воды Быгинского месторождения нефти

Свойства флюидов, насыщающих продуктивные пласты Быгинского месторождения, представлены по данным исследования глубинных и поверхностных проб нефти, отобранных в 1985-2007 гг. и выполненных в лаборатории ОАО «Удмуртгеология»...

Оптимизация существующей технологии обессоливания нефти и повышения качества ее подготовки

1.1.2 Физико-химические свойства нефти, газа и воды Погребняковского месторождения нефти

По результатам исследований и расчётов плотность пластовой нефти - 919,2 кг/м3, давление насыщения нефти газом при пластовой температуре - 2,79 МПа, газосодержание при однократном разгазировании пластовой нефти - 4,51 м3/т...

Оптимизация существующей технологии обессоливания нефти и повышения качества ее подготовки

1.1.3 Физико-химические свойства нефти, газа и воды Сосновского месторождения нефти

По результатам исследований и расчётов плотность пластовой нефти - 876,0 кг/м3, давление насыщения нефти газом при пластовой температуре - 4,3 МПа, газосодержание при однократном разгазировании пластовой нефти - 14,3 м3/т...

Оптимизация существующей технологии обессоливания нефти и повышения качества ее подготовки

1.1.5 Физико-химические свойства нефти, газа и воды Черновского месторождения нефти

Плотность нефти в пластовых условиях - 0.876 г/см3; динамическая вязкость - 17.0 мПас; объемный коэффициент - 1.037; газосодержание - 16.2 м3/т; давление насыщения - 5.1 МПа. плотность нефти в стандартных условиях - 0.886 г/см3, вязкость нефти при t = 20 C - 29.7 мм2/сек...

Оптимизация существующей технологии обессоливания нефти и повышения качества ее подготовки

1.1.6 Физико-химические свойства нефти, газа и воды Южно-Лиственского месторождения нефти

Плотность нефти в пластовых условиях в среднем составляет 0,872 г/см3, динамическая вязкость - 27,5 мПа·с, объемный коэффициент - 1,018, газосодержание - 6,1 м3/т, давление насыщения - 4,2 МПа...

Оптимизация существующей технологии обессоливания нефти и повышения качества ее подготовки

2.1 Основные технические показатели установки подготовки нефти Черновского месторождения нефти

УПН Черновского месторождения нефти состоит из двух опасных производственный объектов, таких как: «Пункт подготовки и сбора нефти» и «Парк резервуарный» была введена в эксплуатацию в 2001 году...

Проектирование судна-нефтесборщика для ликвидации разливов нефти в Финском заливе

2.1 Вероятные объемы разлива нефти по рекомендациям ИМО

Оценка риска проводиться исходя из данных ИМО по статистике аварий и разливов нефти и на основе методики Хелком. Ниже в табл. 5 приведены оценки объемов вероятного вылива груза танкеров при днищевых повреждениях...

Проектирование судна-нефтесборщика для ликвидации разливов нефти в Финском заливе

2.2 Организация операции ликвидации разлива нефти

Так как важнейшим фактором, определяющим успех операции ЛPH, является фактор времени, первоочередной задачей является быстрота принятия обоснованных решений по задействованию имеющихся в распоряжении персонала и технических средств...

Способы ликвидации разливов нефти на магистральных нефтепроводах

2.3 Расчет сил и специальных технических средств, необходимых для локализации и ликвидации разлива нефти

Расчет сил и средств реагирования на разливы нефти определяется объемом возможного разлива и масштабами распространения пятна нефти по рельефу местности...

Способы ликвидации разливов нефти на магистральных нефтепроводах

2.4 Прогнозируемая площадь разлива нефти

На размеры площади разлива нефти на суходолье и направление движения нефтяного пятна влияют: - время года в момент разлива; - объём разлитой нефти; - рельеф...

Техническое обслуживание и ремонт холодильного шкафа ШХ-0,8 м

1.3. Обнаружение и устранение неисправностей холодильного оборудования

Опыт эксплуатации показывает, что наиболее частыми нарушениями в работе холодильной установки следует считать: неправильное регулирование работы машины...

Технология судоремонта

2. Обнаружение усталостных повреждений коленчатых валов магнитопорошковым методом

Усталостный износ возникает при работе деталей в условиях переменных напряжений. Если значения действующих напряжений в локальном объеме металла превышают определенный уровень, называемый пределом усталости или пределом выносливости...

prod.bobrodobro.ru

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано для обнаружения нефтяных разливов. Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема заключается в установке тепловизора на беспилотный летательный аппарат, располагаемый в зависшем состоянии над зоной разлива, тепловизор осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые через приемно-передающее устройство беспилотного летательного аппарата передаются в режиме реального времени на пункт круглосуточного дистанционного наблюдения, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов. На основании данной информации строятся прогнозные карты распространения разливов нефти или нефтепродуктов, которые в виде телеметрической информации передаются на экипажные или безэкипажные катера, которые осуществляют развертывание в районе загрязнений боновых заграждений и осуществляют последующий сбор нефти или нефтепродуктов. Предлагаемый способ позволяет минимизировать интервал времени от обнаружения разлива нефти до его сбора, повысить точность определения координат разливов, снизить трудозатраты. 1 ил.

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема.

Известен способ определения поверхностного загрязнения вод водоемов нефтью и нефтепродуктами (Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения нефтью №1417-76, НИИ Гигиены им. Φ.Ф. Эрисмана, 1976, с. 39), заключающийся в том, что поверхностное загрязнение водоемов нефтью определяется описательно, поскольку количество его определить практически невозможно вследствие неравномерности его распределения. При наблюдениях отмечают направление и силу ветра (тихо, легкий ветер, заметный, сильный, очень сильный) и состояние водной поверхности (зеркальная, рябь, зыбь, волнение, сильное волнение).

Основной недостаток данного способа заключается в невозможности определить значительное загрязнение поверхности водоема нефтью уже при слабом волнении, а также невозможности работы без дополнительного освещения.

Известен способ выявления сильно загрязненных участков акваторий (Таргулян О.Ю. Темные страницы черного золота. Экологические аспекты деятельности нефтяных компаний в России. Москва, Изд. Гринпис России, 2002 г., с. 35), заключающийся в дешифрировании материалов космической съемки. Дешифрирование проводится в несколько этапов. На первом этапе производится полевое обследование региона с целью выявления общего состояния территории (акватории). На втором этапе проводится визуальный анализ снимка с целью выделения объектов, различных по оптической плотности, цвету и внутренней структуре, а также предварительная интерпретация этих объектов на основе полевых данных. На третьем этапе, при повторном обследовании территории, различные объекты, представленные на снимке, «привязываются» на местности и «кладутся» на карту.

Недостаток данного способа заключается в ограниченности применения из-за отсутствия актуальных космоснимков акватории, увеличенное время обнаружения из-за необходимости дважды обследовать территорию исследования.

Известен способ обнаружения нефтяных загрязнений на поверхности водоемов (Шилин Б.В., Молодчанин И.А. Контроль состояния окружающей среды тепловой аэросъемкой. М.: Недра, 1992 г., с. 8, 20), принятый за прототип, заключающийся в преобразовании ИК-излучения элементов ландшафта в электрические сигналы, обработка сигналов, их регистрация на фотопленку или магнитный носитель с использованием тепловизора, установленного на борту самолета. Аэросъемка выполняется при высоте полета 70-100 м.

Недостатком данного способа является низкая оперативность обнаружения (связанная с необходимостью дешифрирования аэрофильмов вне борта вертолета), низкая точность определения координат загрязнения (связанная с привязкой кадров по характерным ориентирам), невозможность прогнозирования распространения загрязнения из-за постоянного движения самолета, увеличенное время обнаружения загрязнения (связанное с низкой высотой полета самолета) и дороговизна способа.

Техническим результатом способа обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема является повышение оперативности обнаружения и сбора разливов нефтепродуктов на поверхности водных объектов, повышение точности определения координат разливов нефти или нефтепродуктов, прогнозирование распространения разлива нефти или нефтепродуктов на краткосрочный и долгосрочный период времени, возможность работы в любых климатических условиях и независимость от параметра день/ночь.

Технический результат достигается тем, что способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема включающий преобразование ИК-излучения элементов ландшафта в электрические сигналы, обработку сигналов, их регистрацию на фотопленку или магнитный носитель с использованием тепловизора, отличающийся тем, что тепловизор устанавливают на беспилотном летательном аппарате, располагаемом в зависшем состоянии над зоной разлива, тепловизор осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые через приемно-передающее устройство беспилотного летательного аппарата передаются в режиме реального времени в частотном диапазоне от 900 до 928 МГц на пункт круглосуточного дистанционного наблюдения, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость, направление распространения с использованием программно-математической обработки, и на основании данной информации создается прогноз на краткосрочный или долгосрочный период времени, с построением прогнозных карт распространения разливов нефти или нефтепродуктов, которые в виде телеметрической информации передаются на экипажные или безэкипажные катера, которые осуществляют развертывание в районе загрязнений боновых заграждений и осуществляют последующий сбор нефти или нефтепродуктов.

При использовании беспилотных летательных аппаратов (БЛА), способных по своим тактико-техническим характеристикам «зависать» в воздухе, и для контроля состояния акватории водного объекта можно минимизировать время, затрачиваемое на обследование.

Способ поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - схема обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов, где:

1 - тепловизионная камера;

2 - средства радиосвязи;

3 - группа метеорологических датчиков;

4 - пункт дистанционного наблюдения;

5 - беспилотный летательный аппарат;

6 - экипажный/безэкипажный катер;

7 - боновые заграждения.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов осуществляется следующим образом. Согласно фиг. 1, представлена структурная схема предлагаемого способа обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов, который содержит тепловизионную камеру 1 (тепловизионный модуль ТС384 представляет собой компактный, легкий, моноблочный тепловизор с высокой чувствительностью и высоким качеством изображения). Благодаря усовершенствованной обработке тепловых изображений ТС384 обеспечивают четкое тепловое видео, которое можно воспроизвести на любом мониторе. ТС384 легко встраивается в систему с необходимыми интерфейсами на задней стороне. Модуль ТС поддерживает цифровой видеовыход (LVDS), композитный видеовыход (BNC), дистанционное управление по интерфейсу (RS232), а также цифровой фотоаппарат со сменным объективом NEX-5 SONY), установленные на борту беспилотного летательного аппарата (БЛА), совершающего облет над акваторией по заданному маршруту 5, передающего по средствам радиосвязи 2 актуальную информацию о наличии (отсутствии) разливов нефти или нефтепродуктов на пункт дистанционного наблюдения 4, группа датчиков 3, установленная на пункте дистанционного наблюдения, определяет метеорологические параметры состояния окружающей среды, информация о разливе нефти по радиоканалу 2 передается на экипажный или безэкипажный катер 6, который устанавливает боновые заграждения в акватории водного объекта по маршруту 7.

Получаемая с помощью тепловизионной камеры (фиг. 1) 1, установленной на борту БЛА, информация о состоянии акватории водного объекта поступает по средствам радиосвязи 2 на пункт дистанционного наблюдения (ПДН) 4, где анализируется оператором ПДН, что позволяет составить представление об общем уровне загрязнения акватории водного объекта в реальный момент времени.

С помощью программно-технического комплекса строятся ореолы распространения нефти или нефтепродуктов. Установка в ПДН соответствующего программного обеспечения позволяет создать карту пространственного и временного распространения нефти или нефтепродуктов, прогноз траектории распространения разлива нефти или нефтепродуктов в зависимости от метеорологических данных, собираемых группой датчиков на ПДН и уточняемых группой датчиков на борту БЛА.

В случае обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов в акватории водного объекта информация, содержащая координаты разлива, а также прогноз распространения разлива, передается по средствам радиосвязи на борт экипажного или безэкипажного катера, оборудованного системой установки боновых заграждений.

При поступлении с ПДН сигнала о наличии разлива нефти или нефтепродуктов в акватории водного объекта экипажный или безэкипажный катер по заранее разработанному, с учетом прогноза распространения разлива, маршруту выдвигается в заданный район, где разворачивается система боновых заграждений.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов с использованием малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (мБЛА), а также экипажными или безэкипажными катерами заключается в выполнении следующих функций:

- проведение видеосъемки и аэрофотосъемки акваторий с высот от 50 м до 1000 м;

- проведение тепловизионного мониторинга акваторий;

- измерение температуры, давления/разрежения в зоне проведения мониторинговых исследований;

- определение координат разливов нефти или нефтепродуктов;

- прогноз распространения разливов нефти или нефтепродуктов;

- автоматическая или ручная установка заградительных бонов, донных якорей.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов может быть реализован в широком диапазоне климатических параметров окружающей среды (таких как скорость и направление ветра, интенсивность атмосферных осадков, температура атмосферного воздуха и др.).

Благодаря применению БЛА с установленными датчиками контроля загрязнения акватории водного объекта нефтью или нефтепродуктами, системы GPS, датчиков метеорологических параметров, безэкипажных катеров, оборудованных системами установки заградительных бонов, расширяются функциональные возможности способа обнаружения и сбора разливов нефти или нефтепродуктов, минимизируется время сбора аварийного разлива нефти, снижается вероятность ошибочного обнаружения.

Пример использования предлагаемого способа обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема.

Мониторинговые работы проводились в целях наблюдения за состоянием экологической безопасности территории Санкт-Петербурга с использованием мониторингового комплекса с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами вертолетного типа (МК с мБЛА) для обеспечения экологического контроля. Данная работа является частью комплекса мероприятий по наблюдению за состоянием окружающей среды и источниками антропогенного воздействия, проводимых в целях получения достоверной информации, необходимой для предотвращения и уменьшения неблагоприятных последствий изменения окружающей среды.

Исследования осуществлялись в районе «Ивановские пороги - Саперный» на реке Неве, где произошла посадка на мель сухогруза, нарушение герметичности топливных танков и разлив нефтепродуктов.

Согласно задачам работ, было предусмотрено применение мониторингового комплекса с малогабаритными летательными аппаратами вертолетного типа мБЛА-35 «Горный». При этом участие расчета (оперативной группы) МК мБЛА-35 «Горный» в работах заключалось в следующем: после получения сигнала о начале работ и последующего принятия решения на ликвидацию разлива нефтепродуктов Дежурной службой Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и экологической безопасности (далее - Комитет) расчет МК мБЛА-35 «Горный» выполняет проведение воздушной разведки нефтяного пятна в районе работ.

В результате выполнения воздушной разведки с применением аэрофотосъемки в ИК-диапазоне на поверхности водного объекта было обнаружено пятно аварийного разлива нефтепродуктов площадью 120 м2.

Наблюдение за распространением разлива нефтепродуктов на поверхности водного объекта обеспечивалось беспилотным летательным вертолетом комплекса мБЛА-35 «Горный», на высоте 200 метров зависшего над местом аварийного разлива нефтепродуктов, где в течение 10 минут наблюдений с использованием последовательной тепловизионной съемки было установлено двукратное увеличение площади разлива до 220 м2. При этом профиль пятна аварийного разлива вытянулся в северо-западном направлении.

На основании данных оперативного наблюдения и автоматизированной обработки получаемого сигнала по частоте в интервале 900 до 928 МГц были построены прогнозные карты распространения пятна аварийного разлива нефти, был сделан вывод о необходимости введения опережающего коэффициента, в целях полной локализации и сбора аварийного разлива нефтепродуктов.

Информация о разливе нефти по радиоканалу, используемому мониторинговым комплексом, передавалась на безэкипажный катер отечественного производства, который в автоматическом режиме устанавливал боновое заграждение в акватории водного объекта по маршруту, сформированному с учетом полученных ранее прогнозных карт распространения разливов нефти или нефтепродуктов. После обвода боновым заграждением места загрязнения оба его конца соединялись с помощью устройства для соединения концов бонового заграждения, при этом образуя замкнутый контур. После выполнения данной операции нефтяное пятно подтягивалось к месту сбора нефтепродуктов, где удаление утолщенного слоя нефтепродуктов происходило с помощью насосов и скримеров.

После сбора разлива нефти или нефтепродуктов на акватории р. Невы и побережье силами и средствами Комитета расчет МК мБЛА-35 «Горный» выполнил воздушный мониторинг района с целью контроля чистоты акватории и береговой черты, а также определения возможности завершения работ по сбору и утилизации нефти или нефтепродуктов. Никаких больше загрязнений выявлено не было, что свидетельствует о высокой оперативности и эффективности предлагаемого способа.

На выполнение работ с использованием МК мБЛА-35 «Горный» предусматривается 24-часовая готовность оперативной группы (расчета) МК к выполнению мониторинговых работ в случае чрезвычайной ситуации (аварийной ситуации), связанной с нарушением экологической безопасности Санкт-Петербурга.

В качестве аппаратуры полезной нагрузки использовались цифровой фотоаппарат Sony NEX-5 Alpha с установленным объективом SEL-50F18 и цифровая видеокамера GF-R1319H, а также тепловизионный модуль ТС384.

Координаты района проведения работ (с учетом выбора места взлета и посадки мБЛА-35 «Горный»):

- 59° 47'02'' СШ, 030° 43'38'' ВД;

- 59° 47'02'' СШ, 030° 44'33'' ВД;

- 59° 46'37'' СШ, 030° 44'33'' ВД;

- 59° 46'37'' СШ, 030° 43'38'' ВД;

- 59° 47'02'' СШ, 030° 43'38'' ВД.

Для достижения поставленной цели были проведены следующие мероприятия:

- определены границы района работ и составлен план полета;

- согласовано с Единым центром Организации воздушного движения выполнение полетов в заданном районе;

- выбрана позиция для размещения НСУ, позиция для запуска и посадки мБЛА-35 «Горный», а также выполнен облет акватории реки Невы в районе работ с выполнением аэрофотосъемки района;

- проведен выезд расчета МК мБЛА-35 «Горный» для выполнения работ.

Полеты в районе работ выполнялись в октябре 2015 г. во временной интервал с 12.00 ч. до 17.00 ч. (Мск). Погодные условия: небольшая облачность, без осадков, температура воздуха - 7°С, ветер на рабочей высоте - 10 м/с.

В ходе выполнения полета выполнялся телевизуальный контроль территории с помощью курсовой цифровой видеокамеры GF-R1319H. Видеосъемка производилась с высоты 200 метров.

В дополнение к видеонаблюдению производилась аэрофотосъемка района работ с помощью фотоаппарата Sony NEX 5 Alpha с установленным объективом SEL-50F18, а также в ИК-диапазоне с применением тепловизионного модуля ТС384. Разрешение исходных кадров составляет 3000×4000 пикселей. Следует отметить, что для конкретной величины высоты полета мБЛА (порядка 100-200 м) величина разрешающей способности на местности составляет порядка 3 см/пикс, что позволяет уверенно идентифицировать объекты размером порядка 30 см.

Таким образом, предлагаемый способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов описывает усовершенствованный алгоритм действий по обнаружению аварийных разливов нефти или нефтепродуктов в акватории водного объекта, позволяет минимизировать интервал времени от обнаружения аварийного разлива нефти или нефтепродукта до его сбора, повысить точность определения координат аварийных разливов, снизить трудозатраты на проведение работ по обнаружению и сбору разливов, проводить сравнительный анализ полученных данных.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема, включающий преобразование ИК-излучения элементов ландшафта в электрические сигналы, обработку сигналов, их регистрацию на фотопленку или магнитный носитель с использованием тепловизора, отличающийся тем, что тепловизор устанавливают на беспилотном летательном аппарате, располагаемом в зависшем состоянии над зоной разлива, тепловизор осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые через приемно-передающее устройство беспилотного летательного аппарата передаются в режиме реального времени в частотном диапазоне от 900 до 928 МГц на пункт круглосуточного дистанционного наблюдения, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость, направление распространения с использованием программно-математической обработки, и на основании данной информации создается прогноз на краткосрочный или долгосрочный период времени, с построением прогнозных карт распространения разливов нефти или нефтепродуктов, которые в виде телеметрической информации передаются на экипажные или безэкипажные катера, которые осуществляют развертывание в районе загрязнений боновых заграждений и осуществляют последующий сбор нефти или нефтепродуктов.

www.findpatent.ru

Найти и уничтожить. Эффективные технологии ликвидации аварийных разливов нефти

На континентальном шельфе у побережья США уже пробурены тысячи скважин (только в Мексиканском заливе ежегодно их бурится более 900), и такие инциденты, как выброс и разлив нефти на принадлежащей компании ВР скважине Макондо в 2010 г. в Мексиканском заливе, к счастью, исключительно редки. Тем не менее, нефтегазовые компании понимают, какое большое значение имеет подготовка к подобным инцидентам (какими бы редкими они ни были).

Обнаружение и отслеживание разливов нефти

Длинный полярный день в Арктике способствует отслеживанию разлитой нефти в период, когда вода свободна ото льда. Отслеживание может производиться удалённо с помощью систем с инфракрасным локатором переднего обзора, радиолокатора с синтезированной апертурой, бортовой самолётной радиолокационной станции (РЛС) бокового обзора, глобальной системы позиционирования, судовых радиолокационных станций и цифровых камер с GPS. Кроме того, возможно использование регистрирующих буёв и радиолокационных отражателей различного типа, запускаемых с морских судов в самом начале разлива нефти и через определённые промежутки времени после этого.

Ещё больше усложняют задачу шуга, мелкобитый лед и большие скопления льда во время ледостава, а также ситуации, когда нефть оказывается запертой под плавучими льдинами. Недавние исследования доказали возможность обнаружения и картирования нефти, оказавшейся в ловушке под морским льдом, с помощью портативной установки для малоглубинного радиолокационного зондирования (подповерхностной РЛС). Продолжаются исследования по изучению возможности использования бортовых РЛС (достаточных мощности и разрешения) для обнаружения и картирования нефти в ловушках подо льдом с низколетящих вертолётов. На них можно устанавливать и использовать серийно выпускаемые системы подповерхностных РЛС для картирования нефти на поверхности льда под слоем снега.

Ликвидационные меры

Механический сбор нефти является первоочередной мерой при ликвидации аварийных разливов нефти. Сюда входит сбор нефти с помощью буксируемых судами боновых заграждений, с последующим сбором в накопительные баки с помощью скиммеров (устройств для сбора нефти с поверхности воды). Разработано несколько моделей высокопроизводительных скиммеров для полярных условий, специально предназначенных для сбора нефти во льдах и способных работать при низких температурах.

Механический сбор нефти является наиболее эффективным в сравнительно спокойных водах с небольшими скоплениями льда. В более плотных скоплениях льда ширина улавливающего бонового заграждения может быть скорректирована для того, чтобы маневрировать вокруг отдельных плавучих льдин. По мере увеличения скоплений льда, и снижения эффективности очень длинных или широких систем сбора нефти, они укорачиваются или заменяются очень короткими отрезками боновых заграждений, соединёнными с судном-скиммером с помощью «консольных балок». Эти более узкие системы упрощают маневрирование вокруг плавучих льдин, поэтому их применение более эффективно в условиях более плотных скоплений льда, где боновые заграждения убираются, потому что сам лёд действует подобно такому заграждению и предотвращает распространение нефти по поверхности воды. В этом случае нефть, плавающая более толстым слоем по открытой водной поверхности между плавучими льдинами, может быть собрана с помощью скиммеров, применяемых со стороны судна.

Контролируемое выжигание – это ещё одна проверенная и эффективная в условиях Арктики стратегия ликвидации аварийных разливов нефти, разработанная с учётом более чем 30-летнего опыта компаний, включая проведение обширных испытаний в лабораторных условиях и испытательных бассейнах, крупномасштабных экспериментов в промысловых условиях и ликвидацию аварийных разливов нефти в реальных условиях. Сжигание нефти на открытой воде, свободной ото льда, может безопасно осуществляться с помощью специально сконструированных огнеупорных боновых заграждений. В плотных скоплениях льда, когда лёд действует как естественный барьер, сжигание нефти на месте является уникальным решением по ликвидации аварийных разливов нефти в периоды, когда механический сбор нефти не представляется возможным. Поджигание с воздуха с помощью летательных аппаратов позволяет не подвергать персонал и оборудование повышенному риску, характерному для проведения морских операций в опасных условиях с палубы судна.

Задержанную с помощью огнеупорных боновых заграждений или льда нефть можно сжигать с эффективностью удаления, превышающей 90%. Выжигание нефти с потенциальной производительностью 1000 баррелей нефти в час на участке, имеющем 30 м в диаметре, представляет собой перспективное решение для устранения разлива легко воспламеняющейся свежей нефти, с фиксированным источником, локализованным на поверхности моря.

В среднем при сжигании нефти выгорает около 80–95 объёмных процентов, 1–10 процентов улетучивается в виде сажи, а 1–10 процентов остаются на месте в виде несгоревших остатков. Эти нефтяные остатки значительно менее токсичны, чем исходная нефть, поскольку большинство токсичных компонентов выгорают в первую очередь. Продукты горения держатся в воздухе недолго и их содержание можно контролировать, чтобы исключить выпадение шлейфа загрязняющих веществ в населённых пунктах и местах проживания людей в этом районе. Сжигание нефти также имеет существенное преимущество с точки зрения безопасности, поскольку выжигание паров летучих компонентов позволяет устранить угрозу того, что огонь от их случайного возгорания может перекинуться на расположенные поблизости суда или буровые установки.

Не так давно концерн Shell вместе с другими партнёрами по отрасли принял участие в четырёхлетнем исследовательском проекте, реализованном SINTEF, независимой исследовательской организацией в Норвегии, в ходе которого проводились полномасштабные полевые испытания на шельфе в норвежском Заполярье. В ходе этих испытаний выжигание на месте доказало свою высокую эффективность в различных ледовых условиях, включая скопления обломков морского льда и шуги. Арктические условия существенно замедляют процессы выветривания нефти, и, по сравнению с зонами с умеренным климатом, предоставляют больше времени для сжигания на месте. В ходе полевых испытаний свободно плавающая нефть, ограниченная скоплениями обломков морского льда, сохраняла свои горючие свойства даже после 6 дней выветривания под воздействием атмосферных условий.

Химические диспергаторы

Во всём мире применение химических диспергаторов признано экологически приемлемым и при определённых условиях весьма эффективным способом быстрой ликвидации аварийных разливов нефти. Диспергаторы незаменимы, когда в результате сильного ветра и неблагоприятных морских условий механический сбор нефти и выжигание на месте становятся небезопасными или неэффективными. В этих условиях эффективность обработки разливов нефти химическими диспергаторами фактически возрастает в результате интенсивного перемешивания за счёт энергии волн, которые затрудняют ликвидацию аварийных разливов нефти другими способами. Диспергаторы способствуют разделению нефти на мельчайшие капельки, которые быстро разводятся в воде до безопасной концентрации, что значительно ускоряет естественную биодеградацию нефти, которая протекает даже при низких температурах в условиях Арктики.

При соответствующих условиях использование диспергаторов позволяет получить такие преимущества с точки зрения защиты природной среды, как возможность удаления нефти с поверхности воды, тем самым уменьшается риск загрязнения для морских птиц и млекопитающих. Также осуществляется защита побережья, поскольку ветер обычно гонит плавающую на поверхности нефть в направлении береговой линии, в то время как диспергированная нефть, как правило, быстро разбавляется водой. Эти преимущества, в сочетании с возможностью оперативной обработки больших площадей с воздуха, делают применение диспергаторов особенно удобным для отдалённых районов.

Эксперименты в больших испытательных бассейнах продемонстрировали очень высокую эффективность (до 85–99%) удаления с поверхности воды свежей и выветрившейся аляскинской сырой нефти при низких температурах. Нефть в скоплениях обломков морского льда остаётся свежей и диспергируемой в течение более длительного периода времени, чем в более тёплом климате из-за пониженной скорости испарения, большей толщины нефтяной плёнки и меньшей интенсивности перемешивания, препятствующей эмульгированию нефти. Проводимые недавно в рамках межотраслевого проекта SINTEF полевые испытания показали, что нефть в скоплениях обломков морского льда может эффективно диспергироваться. В ходе этих испытаний диспергатор наносился непосредственно на поверхность нефти, после чего нефть была диспергирована самим судном, которое использовало свои винты для создания турбулентности. Энергия винтов судна выше энергии прибойной волны и разбивает нефть на более мелкие капли, тем самым увеличивая их перемешивание и разбавление. Это значительно расширяет окно возможностей для применения диспергаторов во льдах.

Смеси диспергаторов последнего поколения значительно менее токсичны, чем нефть, и применяются в низких концентрациях порядка 1–5% от объёма разлива нефти. Общепризнанно, что временное локальное увеличение токсичности водной толщи обусловлено диспергированными капельками нефти, а не самим диспергатором. В ходе недавно завершённого Университетом Аляски в Фэрбанксе исследовательского проекта была произведена оценка токсичности и скорости биологического разложения диспергированной нефти в морской среде Арктики. Для этого исследования в Барроу была создана лаборатория по изучению местных видов рыб моря Бофорта и Чукотского моря в их естественной среде обитания. Результаты этой работы показали, что арктические виды ничуть не более чувствительны, а в некоторых случаях даже менее воспиримчивы к повышенной концентрации химически диспергированной нефти, чем представители неарктических видов. Кроме того, наблюдалась значительная природная биодеградация диспергированной нефти при –1°C. Приблизительно 60% исходных измеряемых соединений в свежей нефти химически диспергировались и претерпели первичное биоразложение к концу 60-дневного испытательного периода.

***

Все рассмотренные методы: и механический сбор нефти, и сжигание на месте, и использование диспергаторов, являются эффективными технологиями в полярных условиях. Нефтегазовые компании должны рассмотреть возможность их применения при организации систем ликвидации аварийных разливов в Арктике. Такой подход, основанный на использовании набора готовых решений, обеспечит гибкость и оперативность при выборе стратегии ликвидации аварийных разливов с учётом быстро меняющихся метеорологических условий и необходимости оперативной защиты окружающей среды.

pro-arctic.ru

FOIL-200 Система обнаружения разливов нефти FURUNO. Oil Radar.

FOIL-200 Система обнаружения разливов нефти FURUNO

Радар-процессор FOIL-200 для РЛС серии FAR-2xx7 позволяет вести контроль водной поверхности, отображает информацию о наличии участков, покрытых нефтяной пленкой.  Улучшает качество, четкость и детализацию радиолокационного изображения.

Радар-процессор подключается к блоку процессора РЛС  FAR-2xx7 X-диапазона и обеспечивает вывод изображения на отдельный дисплей в режиме реального времени.

Основные особенности:
  • Работа радар-процессора FOIL-200 никак не влияет на работу самой РЛС
  • Может устанавливаться на борту судна и на стационарных объектах
  • Пользователь может делать снимки экрана и записывать видео с целью дальнейшего исследования полученной информации
  • Неограниченное количество нефтяных пятен может быть отмечено на дисплее РЛС
  • Отслеживание и прогноз перемещения пятен в режиме реального времени
  • Наложение информации на навигационные карты
Стандартная комплектация:
  • Блок процессора FOIL-200 (выходы DVI и VGA)
  • Трекбол с 2 м кабелем FICE-130
  • 5 м кабель FICE-115 для подключения к блоку процессора RPU-013 (FAR-2xx7)

 

 

 

Нефтяное пятно на поверхности воды

(нажмите для увеличения)

Изображение, полученное после обработки сигнала с помощью FOIL-200

(нажмите для увеличения)

www.furuno.ru

Диссертация на тему «Использование импульсных береговых и судовых РЛС миллиметрового диапазона волн для обнаружения разливов нефти» автореферат по специальности ВАК 05.12.14 - Радиолокация и радионавигация

1. Сиденко В. П., Войтенко А. М., Сазонова Е. Э. и др. Некоторые пути решения проблемы экологии Причерноморских городов // Материалы международной санитарно-практической конференции. Одесса: 1998. С. 135-138.

2. HELCOM. Baltic Sea Environment Proceedings. No 87. URL: http://www. helcom.fi/stc/files/Publications/Proceedings/bsep87.pdf.

3. UNEP/GPA. The state of the Marine Environment. Trends and processes. URL: http://www.env-edu.gr/Documents/ TheStateoftheMarineEnvironment-Trendsandprocesses.pdf.

4. Fingas M. Oil Spill Science and Technology. Gulf Professional Publishing, 2010. P. 1192.

5. Шихмантер E. Д. Предотвращение загрязнения моря сточными водами с судов. О-во «Знание» УССР, 1981. С. 212.

6. Анучин Е. Н., Грачев И. А., Зурабян А. 3., Попов А. П. Оптический регистратор нефтяных пленок на взволнованной водной поверхности // Оптический журнал. 2005. Т. 72, № 3. С. 11-14.

7. O'Neil R. A., Neville R. A., Thompson V. The Arctic Marine Oilspill Program (AMOP) Remote Sensing Study. Environment Canada Report EPS 4-EC-83-3, Ottawa, Ontario, 1983. P. 257.

8. Wadsworth A., Looyen W. J., Reuter R., Petit M. Aircraft Experiments with Visible and Infrared Sensors // International Journal of Remote Sensing. 1992. Vol. 13, no. 6-7. Pp. 1175-1199.

9. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer. URL: http://modis. gsf с.nasa.gov/about.

10. Оптический регистратор нефтяных пленок «КРАБ-1». URL: http:// www.lumex.ru/equipment.php?id=43.

11. Оптический регистратор нефтяных пленок на водной поверхности «Краб». URL: http: //www. expo. ras. ru/base/proddata. asp?prod id=3064.

12. Кротиков В. Д., Мордвинкин И. Н., Пелюшенко А. С. и др. Радиометрические методы дистанционного зондирования разливов нефти на поверхности воды // Известия вузов. Радиофизика. 2002. Т. 45, № 3. С. 243-253.

13. Pelyushenko S. A. Microwave radiometer system for the detection of oil slicks // Spill Science к Technology Bulletin. 1995. Vol. 2, no. 4. Pp. 249-254.

14. Наконечный В. П., Панцов В. Ю., Прохоров Ю. Н. и др. Оптико-микроволновый сканер-зондировщик МТВЗА-ОК. Центр космических наблюдений Росавиакосмоса, НПП «ОПТЭКС», НПО «Лептон».

15. Переносной измерительный радиометрический комплекс ПРИНТ-3. URL: http: //microwave .nirf i . sci-nnov.ru/page3.html.

16. Бортовой обзорный радиометрический комплекс контроля параметров разлива нефти. URL: http://microwave.nirfi.sci-nnov.ru/page4. html.

17. Полевые испытания систем дистанционного зондирования. URL: http: //microwave.nirf i.sci-nnov.ru/page7.html.

18. Проект бортового многоканального радиометрического комплекса. URL: http ://microwave.nirfi.sci-nnov.ru/page5.html.

19. Goodman R. Overview and Future Trends in Oil Spill Remote Sensing. /'/ Spill Science к Technology Bulletin. 1994. Vol. 1. Pp. 11-21.

20. Богородский В. В., Кропоткин М. А., Шевелева Т. Ю. Методы и техника обнаружения нефтяных загрязнений вод. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. С. 24.

21. Hengstermann Т., Reuter R. Lidar Fluorosensing of Mineral Oil Spills on the Sea Surface // Applied Optics. 1990. Vol. 29. Pp. 3218-3227.

22. Höge F. E., Swift R. N. Oil film thickness measurement using airborne laser induced water Raman backscatter // Applied Optics. 1980. Vol. 19.19. P. 3269-3281.

23. Лобковский Л., Зацепин А., Ковачев С. и др. Технология многоуровневого экологического мониторинга в целях информационного обеспечения безопасности морской добычи нефти и газа // Технологии ТЭК. 2007. Т. 4.

24. Белов М. Л. Исследования по созданию лазерного комплекса для дистанционного контроля толщины нефтяных пленок на водной поверхности: Tech. rep.: Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана, 2005.

25. Новый сервис оперативного обнаружения разливов нефти на море. URL: http://www.scanex.ru/ru/publications/pdf/publication34.pdf.

26. Сеть станций СканЭкс. URL: http://www.scanex.ru/ru/stations/ net/SGSNetwork.pdf.

27. Станции приема спутниковых снимков «Алиса-СК». URL: http://www. scanex.ru/ru/stations/alice/datasheetalicerus.pdf.

28. Станции приема спутниковых снимков «УниСкан». URL: http://www. scanex.ru/ru/stations/uniscan/datasheetuniscanrus.pdf.

29. Кучейко А. А. Данные ДЗЗ в интересах нефтегазовой отрасли -от единичных снимков к продуктам вторичной обработки и оперативным информационным услугам. URL: http://www.scanex.ru/ru/ publications/pdf/publication20.pdf.

30. Гульков В. Н., Зайцев В. А., Кропоткин М. А. и др. Оптико-физические средства исследования океана. Л.: Судостроение, 1984. С. 264.

31. Noerager J. A., Goodman R. Н. Oil tracking, Containment and Recovery During the EXXON VALDEZ Response // International Oil Spill Conference. 1991.

32. Иванов А. Ю. Нефтяные загрязнения моря на радиолокационных изображениях КА «Космос-1870» и «Алмаз-1» // Исследование Земли из космоса. 1997. Т. 6. С. 70-80.

33. Спутниковый мониторинг юго-восточной части Балтийского моря. Отчёт 2004. URL: http://www.lukoil.ru/materials/doc/ecology/eco kosmos.pdf.

34. Боев А. Г., Матвеев А. Я. Оценка количества разлитой нефти на акватории каспийского промысла «Нефтяные камни» по данным многочастотного радиолокационного зондирования // Радиофизика и радиоастрономия. 2005. Т. 10. С. 178-188.

35. Пустовойтенко В. В., Терехин Ю. В., Радайкина Л. Н. et al. Черноморский подспутниковый радиофизический полигон // Системы контроля окружающей среды. Морской гидрофизический институт, 2009.

36. Булатов М. Г., Кравцов Ю. А., Лаврова О. Ю. и др. Физические механизмы формирования аэрокосмических радиолокационных изображений океана // Успехи физических наук. 2003. Т. 173, № 1. С. 69-87.

37. Mervin F. F., Brown С. E. Review of oil spill remote sensing. 2000. — August 16.

38. Gangeskar R. Automatic Oil-Spill Detection by Marine X-Band Radars // Sea Technology. 2004. Vol. August. Pp. 40-45.

39. Egset C. N., Nost E. Oil spill detection system based on marine X-band radar. URL: http://miros.no/doc/oilspillseatechnology2007. pdf.

40. Miros OSD Oil Spill Detection System. URL: http: //miros . no/doc/oil spilldetectionsystembrochure.pdf.

41. MEOS Oil Spill Analysis Tool. URL: http: //www. spacetее. no/download. docs/docpdf/SAR-Oil.pdf/atdownload/file.

42. Detecting oil on wate using microwave radar. URL: http: //www.rutter.ca/userfiles/files/Brochures/Detectingoilon waterusingmicrowaveradar.pdf.

43. Pierson W., Moskowitz L. Proposed Spectral Form for Fully Developed Seas based on the Similarity Theory of S. A. Kitaigorodskii //J. Geophys. Res. 1964. Vol. 69. Pp. 5181-5190.

44. Phillips 0. The Dynamics of the Upper Ocean. Cambridge University Press, 1977.

45. Филлипс О. M. Динамика верхнего слоя океана. М.: «Мир», 1969.

46. Goldstein Н. Frequency Dependence of the Properties of Sea Echo // Phys. Rev. 1946. Vol. 70, no. 11-12. Pp. 938-946.

47. Katzin M. On the Mechanisms of Radar Sea Clutter // Proceedings of the IRE. 1957. Vol. 45, no. 1. Pp. 44-54.

48. Schooley A. H. Some Limiting Cases of Radar Sea Clutter Noise // Proceedings of the IRE. 1956. Vol. 44, no. 8. Pp. 1043 1047.

49. Ament W. S. Forward and Backscattering by Certain Rough Surfaces // Trans. IRE. 1956. Vol. AP-4. Pp. 369-373.

50. Twersky. On the Scattering and Reflection of Electromagnetic Waves by Rough Surfaces // Trans. IRE. 1957. Vol. AP-5. Pp. 81-90.

51. Schooley A. H. Upwind-downwind ratio of radar return calculated from facet statistics of wind disturbed water surfaces // Proceedings of the IRE. 1962. Vol. 50, no. 4. Pp. 456 461.

52. Katz I., Spetner L. Polarization and depression angle dependence of radar terrain return //J. Res. NBS-D. 1960. Vol. 64, no. 5. Pp. 483-486.

53. Кулемин Г. П., Разсказовский В. Б. Рассеяние миллиметровых радиоволн поверхностью Земли под малыми углами. Наукова думка, 1987.

54. Курьянов Б. Ф. Рассеяние звука на шероховатой поверхности с двумя типами неровностей // Акустический журнал. 1962. Т. 8, № 3. С. 325-333.

55. Фукс И. М. К теории рассеяния радиоволн на взволнованной морской поверхности моря // Изв. вузов. Радиофизика. 1966. Т. 9, № 5. С. 876-885.

56. Калмыков А. И., Островский И. Е., Розенберг А. Д., Фукс И. М. Влияние структуры морской поверхности на пространственные характеристики рассеянного ее излучения // Изв. вузов. Радиофизика. 1965. Т. 8, № 6. С. 1117-1127.

57. Ушаков И. Е., Шишкин И. Ф. Радиолокационное зондирование морской поверхности. РИЦ «Татьянин день», 1997.

58. Исакович М. А. Рассеяние волн от статистически шероховатой поверхности // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1952. Т. 23, № 3(9). С. 395-314.

59. Калмыков А. И., Розенберг А. Д., Зельдис В. И. Обратное рассеяние звуковых волн на правильной ряби // Известия вузов. Радиофизика. 1967. Т. 10, № 6. С. 789-796.

60. Калмыков А. И., Розенберг А. Д., Зельдис В. И. Обратное рассеяние звуковых и радиоволн нерегулярной рябью // Известия вузов. Радиофизика. 1967. Т. 10, № 6. С. 797-802.

61. Bass F. G., Fuks I. М., Kalmikov А. I. et al. Very high frequency radiowave scattering by a disturbed sea surface // IEEE Trans. Antennas Propag. 1968. Vol. 16, no. 5. Pp. 554-568.

62. Ляпин К. К., Шишкин И. Ф. К вопросу о рассеянии радиоволн морской поверхностью // Радиотехника. 1974. Т. 29, № 12. С. 34-39.

63. Ушаков И. Е. О ширине резонансной характеристики рассеяния волн статистически шероховатой поверхностью // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24, № 9. С. 1920-1921.

64. Ушаков И. Е. О модели резонансного рассеяния радиоволн СВЧ диапазона морской поверхностью // 16-я Всесоюзная конференция по распространению радиоволн: Тезисы докладов. Ч. 2. Харьков: 1990. С. 266.

65. Ушаков И. Е. К вопросу о модели резонансного рассеяния радиоволн сверхвысокочастотного диапазона морской поверхностью // Радиотехника и электроника. 1992. Т. 37, № 1. С. 169-172.

66. Хорн Р. Морская химия. М.: «Мир», 1972.

67. Ермаков С. А., Пелиновский Е. Н., Талипова Т. Г. О влиянии пленок поверхностно-активных веществ на изменения спектров ветрового волнения под действием внутренних волн // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1980. Т. 16, № 10. С. 1068-1076.

68. Левич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959.

69. Адам Н. К. Физика и химия поверхностей. М.: ОГИЗ, 1947.

70. Журбас В. М. Основные механизмы распространения нефти в море // Механика жидкости и газа. 1978. Т. 12. С. 144-159.

71. Боев А. Г., Ясницкая Н. Н. Гашение морского волнения пленкой поверхностно-активного вещества конечной толщины // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39, № 1. С. 132-141.

72. Boev A. G., Karvitsky G. Е., Matveev A. Y., Tsymbal V. N. Evaluation of oil film parameters on the sea surface using multifrequency radar data // Telecommunication and Radio Engineering. 1997. Vol. 51, no. 8. Pp. 4-12.

73. Ничипоренко H. Т., Маренич И. E., Петров А. В. и др. Обнаружение разливов нефтепродуктов в море радиолокационными средствами // Научные доклады 4 Международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада России». С-Пб.: 1999. С. 332-339.

74. Галаев Ю. М., Калмыков А. И., Курекин А. С. Радиолокационные обнаружения нефтяных загрязнений морской поверхности // Изв. 1977. Т. 13, № 4. С. 406-414.

75. Дуров А. А., Кан В. С., Ничипоренко Н. Т., Устинов Ю. М. Судовая радиолокация. Судовые радиолокационные системы и САРП. Учебник для вузов. П.-Камч.: КГТУ, 2000.

76. Байрашевский А. М. Ничипоренко Н. Т. Судовые радиолокационные системы. Транспорт, 1982.

77. Шишкин И. Ф., Сергушев А. Г. Радиолокационные станции наблюдения за морской поверхностью. СПб, 2009.

78. Нестерук В. Ф., Порфирьев Н. Н. Контрастный приём импульсного сигнала со случайной фазой на фоне коррелированных помех // Радиотехника. 1965. Т. 20, № 5. С. 53-59.

79. Ничипоренко Н. Т., Трофимов Б. С. Использование контрастного приёма радиолокационных сигналов для повышения эффективности обнаружения разливов нефти // Эксплуатация морского транспорта. 2011. Т. 66, № 4. С. 35-40.

80. Мишель Ш. Отражение радиолокационных эхосигналов от морской поверхности // Зарубежная радиоэлектроника. 1972. Т. 7. С. 13-26.

81. Калмыков А. И., Курекин А. С., Лемента Ю. П., Пустовойтенко В. В. Некоторые особенности обратного рассеяния радиоволн СВЧ-диапазо-на поверхностью моря при малых углах скольжения // Препринт АН УССР. Ин-т радиофизики и электроники. № 40. 1972.

82. Гутник В. Г., Кулемин Г. П., Шарапов Л. И. Особенности обратного рассеяния радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов морской поверхностью при малых углах скольжения // Успехи современной радиоэлектроники. 2005. Т. 1. С. 3-19.

83. Ничипоренко Н. Т. Диссертация доктора технических наук. СПб: ГМА им. адмирала С. О. Макарова. 1991.

84. Калмыков А. И., Пичугин А. П. Особенности обнаружения неоднородно-стей морской поверхности радиолокационным методом // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1981. Т. 17, № 7. С. 754-761.

85. Ермаков С. А., Панченко А. Р., Талипова Т. Г. Гашение высокочастотных ветровых волн искусственными поверхностно-активными пленками // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1985. Уо1. 21, по. 1. Рр. 76-82.

86. Трофимов Б. С. Методика вторичной обработки радиолокационных изображений для обнаружения разливов нефти // Журнал университета водных коммуникаций. 2011. Т. 12, № 4. С. 131-135.

87. Ничипоренко Н. Т., Ушаков И. Е., Трофимов Б. С. и др. Береговой радиолокационный комплекс мониторинга разливов нефти // Сборник докладов международной науно-практической конференции «Радиолокация, навигация, связь» RLNC-2011, Воронеж. 2011.

88. Skolnik М. I. Introduction to Radar Systems. McGraw-Hill, 1980.

89. Ward К. D., Rober J. A., Watts S. Scattering, the К Distribution and Radar Performance. The Institution of Engineering Technology, 2006.

90. Финкелыитейн M. И. Основы радиолокации. Москва: «Радио и связь», 1983.

91. Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB. Москва: Москва: Техносфера, 2006.

92. Chang F., Chen С.-J., Lu С.-J. A linear-time component-labeling algorithm using contour tracing technique // Comput. Vis. Image Underst. 2004. — February. Vol. 93. Pp. 206-220. URL: http://portal.acm.org/citation. cfm?id=973388.973393.

93. Иванов А. Ю. С лики и пленочные образования на космических радиолокационных изображениях // Исследования Земли из космоса. 2007. Т. 3. С. 73-96.

94. Малиновский В. В., Дулов В. А., Кориненко А. Е. и др. Натурные исследования дрейфа искусственных тонких пленок на морской поверхности // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. Т. 43, № 1. С. 117-127.

95. Ничипоренко Н. Т., Маренич И. Е., Трофимов Б. С. и др. Обнаружение разливов нефтепродуктов с использованием навигационной PJIC // Судостроение. 2010. Т. 789, № 2. С. 39-41.

www.dissercat.com

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема

Изобретение относится к области экологического мониторинга и может быть использовано для обнаружения нефтяных разливов. Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема заключается в установке тепловизора на беспилотный летательный аппарат, располагаемый в зависшем состоянии над зоной разлива, тепловизор осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые через приемно-передающее устройство беспилотного летательного аппарата передаются в режиме реального времени на пункт круглосуточного дистанционного наблюдения, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов. На основании данной информации строятся прогнозные карты распространения разливов нефти или нефтепродуктов, которые в виде телеметрической информации передаются на экипажные или безэкипажные катера, которые осуществляют развертывание в районе загрязнений боновых заграждений и осуществляют последующий сбор нефти или нефтепродуктов. Предлагаемый способ позволяет минимизировать интервал времени от обнаружения разлива нефти до его сбора, повысить точность определения координат разливов, снизить трудозатраты. 1 ил.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема.

Известен способ определения поверхностного загрязнения вод водоемов нефтью и нефтепродуктами (Методические указания по санитарной охране водоемов от загрязнения нефтью №1417-76, НИИ Гигиены им. Φ.Ф. Эрисмана, 1976, с. 39), заключающийся в том, что поверхностное загрязнение водоемов нефтью определяется описательно, поскольку количество его определить практически невозможно вследствие неравномерности его распределения. При наблюдениях отмечают направление и силу ветра (тихо, легкий ветер, заметный, сильный, очень сильный) и состояние водной поверхности (зеркальная, рябь, зыбь, волнение, сильное волнение).

Основной недостаток данного способа заключается в невозможности определить значительное загрязнение поверхности водоема нефтью уже при слабом волнении, а также невозможности работы без дополнительного освещения.

Известен способ выявления сильно загрязненных участков акваторий (Таргулян О.Ю. Темные страницы черного золота. Экологические аспекты деятельности нефтяных компаний в России. Москва, Изд. Гринпис России, 2002 г., с. 35), заключающийся в дешифрировании материалов космической съемки. Дешифрирование проводится в несколько этапов. На первом этапе производится полевое обследование региона с целью выявления общего состояния территории (акватории). На втором этапе проводится визуальный анализ снимка с целью выделения объектов, различных по оптической плотности, цвету и внутренней структуре, а также предварительная интерпретация этих объектов на основе полевых данных. На третьем этапе, при повторном обследовании территории, различные объекты, представленные на снимке, «привязываются» на местности и «кладутся» на карту.

Недостаток данного способа заключается в ограниченности применения из-за отсутствия актуальных космоснимков акватории, увеличенное время обнаружения из-за необходимости дважды обследовать территорию исследования.

Известен способ обнаружения нефтяных загрязнений на поверхности водоемов (Шилин Б.В., Молодчанин И.А. Контроль состояния окружающей среды тепловой аэросъемкой. М.: Недра, 1992 г., с. 8, 20), принятый за прототип, заключающийся в преобразовании ИК-излучения элементов ландшафта в электрические сигналы, обработка сигналов, их регистрация на фотопленку или магнитный носитель с использованием тепловизора, установленного на борту самолета. Аэросъемка выполняется при высоте полета 70-100 м.

Недостатком данного способа является низкая оперативность обнаружения (связанная с необходимостью дешифрирования аэрофильмов вне борта вертолета), низкая точность определения координат загрязнения (связанная с привязкой кадров по характерным ориентирам), невозможность прогнозирования распространения загрязнения из-за постоянного движения самолета, увеличенное время обнаружения загрязнения (связанное с низкой высотой полета самолета) и дороговизна способа.

Техническим результатом способа обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема является повышение оперативности обнаружения и сбора разливов нефтепродуктов на поверхности водных объектов, повышение точности определения координат разливов нефти или нефтепродуктов, прогнозирование распространения разлива нефти или нефтепродуктов на краткосрочный и долгосрочный период времени, возможность работы в любых климатических условиях и независимость от параметра день/ночь.

Технический результат достигается тем, что способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема включающий преобразование ИК-излучения элементов ландшафта в электрические сигналы, обработку сигналов, их регистрацию на фотопленку или магнитный носитель с использованием тепловизора, отличающийся тем, что тепловизор устанавливают на беспилотном летательном аппарате, располагаемом в зависшем состоянии над зоной разлива, тепловизор осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые через приемно-передающее устройство беспилотного летательного аппарата передаются в режиме реального времени в частотном диапазоне от 900 до 928 МГц на пункт круглосуточного дистанционного наблюдения, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость, направление распространения с использованием программно-математической обработки, и на основании данной информации создается прогноз на краткосрочный или долгосрочный период времени, с построением прогнозных карт распространения разливов нефти или нефтепродуктов, которые в виде телеметрической информации передаются на экипажные или безэкипажные катера, которые осуществляют развертывание в районе загрязнений боновых заграждений и осуществляют последующий сбор нефти или нефтепродуктов.

При использовании беспилотных летательных аппаратов (БЛА), способных по своим тактико-техническим характеристикам «зависать» в воздухе, и для контроля состояния акватории водного объекта можно минимизировать время, затрачиваемое на обследование.

Способ поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - схема обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов, где:

1 - тепловизионная камера;

2 - средства радиосвязи;

3 - группа метеорологических датчиков;

4 - пункт дистанционного наблюдения;

5 - беспилотный летательный аппарат;

6 - экипажный/безэкипажный катер;

7 - боновые заграждения.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов осуществляется следующим образом. Согласно фиг. 1, представлена структурная схема предлагаемого способа обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов, который содержит тепловизионную камеру 1 (тепловизионный модуль ТС384 представляет собой компактный, легкий, моноблочный тепловизор с высокой чувствительностью и высоким качеством изображения). Благодаря усовершенствованной обработке тепловых изображений ТС384 обеспечивают четкое тепловое видео, которое можно воспроизвести на любом мониторе. ТС384 легко встраивается в систему с необходимыми интерфейсами на задней стороне. Модуль ТС поддерживает цифровой видеовыход (LVDS), композитный видеовыход (BNC), дистанционное управление по интерфейсу (RS232), а также цифровой фотоаппарат со сменным объективом NEX-5 SONY), установленные на борту беспилотного летательного аппарата (БЛА), совершающего облет над акваторией по заданному маршруту 5, передающего по средствам радиосвязи 2 актуальную информацию о наличии (отсутствии) разливов нефти или нефтепродуктов на пункт дистанционного наблюдения 4, группа датчиков 3, установленная на пункте дистанционного наблюдения, определяет метеорологические параметры состояния окружающей среды, информация о разливе нефти по радиоканалу 2 передается на экипажный или безэкипажный катер 6, который устанавливает боновые заграждения в акватории водного объекта по маршруту 7.

Получаемая с помощью тепловизионной камеры (фиг. 1) 1, установленной на борту БЛА, информация о состоянии акватории водного объекта поступает по средствам радиосвязи 2 на пункт дистанционного наблюдения (ПДН) 4, где анализируется оператором ПДН, что позволяет составить представление об общем уровне загрязнения акватории водного объекта в реальный момент времени.

С помощью программно-технического комплекса строятся ореолы распространения нефти или нефтепродуктов. Установка в ПДН соответствующего программного обеспечения позволяет создать карту пространственного и временного распространения нефти или нефтепродуктов, прогноз траектории распространения разлива нефти или нефтепродуктов в зависимости от метеорологических данных, собираемых группой датчиков на ПДН и уточняемых группой датчиков на борту БЛА.

В случае обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов в акватории водного объекта информация, содержащая координаты разлива, а также прогноз распространения разлива, передается по средствам радиосвязи на борт экипажного или безэкипажного катера, оборудованного системой установки боновых заграждений.

При поступлении с ПДН сигнала о наличии разлива нефти или нефтепродуктов в акватории водного объекта экипажный или безэкипажный катер по заранее разработанному, с учетом прогноза распространения разлива, маршруту выдвигается в заданный район, где разворачивается система боновых заграждений.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов с использованием малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (мБЛА), а также экипажными или безэкипажными катерами заключается в выполнении следующих функций:

- проведение видеосъемки и аэрофотосъемки акваторий с высот от 50 м до 1000 м;

- проведение тепловизионного мониторинга акваторий;

- измерение температуры, давления/разрежения в зоне проведения мониторинговых исследований;

- определение координат разливов нефти или нефтепродуктов;

- прогноз распространения разливов нефти или нефтепродуктов;

- автоматическая или ручная установка заградительных бонов, донных якорей.

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов может быть реализован в широком диапазоне климатических параметров окружающей среды (таких как скорость и направление ветра, интенсивность атмосферных осадков, температура атмосферного воздуха и др.).

Благодаря применению БЛА с установленными датчиками контроля загрязнения акватории водного объекта нефтью или нефтепродуктами, системы GPS, датчиков метеорологических параметров, безэкипажных катеров, оборудованных системами установки заградительных бонов, расширяются функциональные возможности способа обнаружения и сбора разливов нефти или нефтепродуктов, минимизируется время сбора аварийного разлива нефти, снижается вероятность ошибочного обнаружения.

Пример использования предлагаемого способа обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема.

Мониторинговые работы проводились в целях наблюдения за состоянием экологической безопасности территории Санкт-Петербурга с использованием мониторингового комплекса с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами вертолетного типа (МК с мБЛА) для обеспечения экологического контроля. Данная работа является частью комплекса мероприятий по наблюдению за состоянием окружающей среды и источниками антропогенного воздействия, проводимых в целях получения достоверной информации, необходимой для предотвращения и уменьшения неблагоприятных последствий изменения окружающей среды.

Исследования осуществлялись в районе «Ивановские пороги - Саперный» на реке Неве, где произошла посадка на мель сухогруза, нарушение герметичности топливных танков и разлив нефтепродуктов.

Согласно задачам работ, было предусмотрено применение мониторингового комплекса с малогабаритными летательными аппаратами вертолетного типа мБЛА-35 «Горный». При этом участие расчета (оперативной группы) МК мБЛА-35 «Горный» в работах заключалось в следующем: после получения сигнала о начале работ и последующего принятия решения на ликвидацию разлива нефтепродуктов Дежурной службой Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и экологической безопасности (далее - Комитет) расчет МК мБЛА-35 «Горный» выполняет проведение воздушной разведки нефтяного пятна в районе работ.

В результате выполнения воздушной разведки с применением аэрофотосъемки в ИК-диапазоне на поверхности водного объекта было обнаружено пятно аварийного разлива нефтепродуктов площадью 120 м2.

Наблюдение за распространением разлива нефтепродуктов на поверхности водного объекта обеспечивалось беспилотным летательным вертолетом комплекса мБЛА-35 «Горный», на высоте 200 метров зависшего над местом аварийного разлива нефтепродуктов, где в течение 10 минут наблюдений с использованием последовательной тепловизионной съемки было установлено двукратное увеличение площади разлива до 220 м2. При этом профиль пятна аварийного разлива вытянулся в северо-западном направлении.

На основании данных оперативного наблюдения и автоматизированной обработки получаемого сигнала по частоте в интервале 900 до 928 МГц были построены прогнозные карты распространения пятна аварийного разлива нефти, был сделан вывод о необходимости введения опережающего коэффициента, в целях полной локализации и сбора аварийного разлива нефтепродуктов.

Информация о разливе нефти по радиоканалу, используемому мониторинговым комплексом, передавалась на безэкипажный катер отечественного производства, который в автоматическом режиме устанавливал боновое заграждение в акватории водного объекта по маршруту, сформированному с учетом полученных ранее прогнозных карт распространения разливов нефти или нефтепродуктов. После обвода боновым заграждением места загрязнения оба его конца соединялись с помощью устройства для соединения концов бонового заграждения, при этом образуя замкнутый контур. После выполнения данной операции нефтяное пятно подтягивалось к месту сбора нефтепродуктов, где удаление утолщенного слоя нефтепродуктов происходило с помощью насосов и скримеров.

После сбора разлива нефти или нефтепродуктов на акватории р. Невы и побережье силами и средствами Комитета расчет МК мБЛА-35 «Горный» выполнил воздушный мониторинг района с целью контроля чистоты акватории и береговой черты, а также определения возможности завершения работ по сбору и утилизации нефти или нефтепродуктов. Никаких больше загрязнений выявлено не было, что свидетельствует о высокой оперативности и эффективности предлагаемого способа.

На выполнение работ с использованием МК мБЛА-35 «Горный» предусматривается 24-часовая готовность оперативной группы (расчета) МК к выполнению мониторинговых работ в случае чрезвычайной ситуации (аварийной ситуации), связанной с нарушением экологической безопасности Санкт-Петербурга.

В качестве аппаратуры полезной нагрузки использовались цифровой фотоаппарат Sony NEX-5 Alpha с установленным объективом SEL-50F18 и цифровая видеокамера GF-R1319H, а также тепловизионный модуль ТС384.

Координаты района проведения работ (с учетом выбора места взлета и посадки мБЛА-35 «Горный»):

- 59° 47'02'' СШ, 030° 43'38'' ВД;

- 59° 47'02'' СШ, 030° 44'33'' ВД;

- 59° 46'37'' СШ, 030° 44'33'' ВД;

- 59° 46'37'' СШ, 030° 43'38'' ВД;

- 59° 47'02'' СШ, 030° 43'38'' ВД.

Для достижения поставленной цели были проведены следующие мероприятия:

- определены границы района работ и составлен план полета;

- согласовано с Единым центром Организации воздушного движения выполнение полетов в заданном районе;

- выбрана позиция для размещения НСУ, позиция для запуска и посадки мБЛА-35 «Горный», а также выполнен облет акватории реки Невы в районе работ с выполнением аэрофотосъемки района;

- проведен выезд расчета МК мБЛА-35 «Горный» для выполнения работ.

Полеты в районе работ выполнялись в октябре 2015 г. во временной интервал с 12.00 ч. до 17.00 ч. (Мск). Погодные условия: небольшая облачность, без осадков, температура воздуха - 7°С, ветер на рабочей высоте - 10 м/с.

В ходе выполнения полета выполнялся телевизуальный контроль территории с помощью курсовой цифровой видеокамеры GF-R1319H. Видеосъемка производилась с высоты 200 метров.

В дополнение к видеонаблюдению производилась аэрофотосъемка района работ с помощью фотоаппарата Sony NEX 5 Alpha с установленным объективом SEL-50F18, а также в ИК-диапазоне с применением тепловизионного модуля ТС384. Разрешение исходных кадров составляет 3000×4000 пикселей. Следует отметить, что для конкретной величины высоты полета мБЛА (порядка 100-200 м) величина разрешающей способности на местности составляет порядка 3 см/пикс, что позволяет уверенно идентифицировать объекты размером порядка 30 см.

Таким образом, предлагаемый способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов описывает усовершенствованный алгоритм действий по обнаружению аварийных разливов нефти или нефтепродуктов в акватории водного объекта, позволяет минимизировать интервал времени от обнаружения аварийного разлива нефти или нефтепродукта до его сбора, повысить точность определения координат аварийных разливов, снизить трудозатраты на проведение работ по обнаружению и сбору разливов, проводить сравнительный анализ полученных данных.

Формула изобретения

Способ обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водоема, включающий преобразование ИК-излучения элементов ландшафта в электрические сигналы, обработку сигналов, их регистрацию на фотопленку или магнитный носитель с использованием тепловизора, отличающийся тем, что тепловизор устанавливают на беспилотном летательном аппарате, располагаемом в зависшем состоянии над зоной разлива, тепловизор осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые через приемно-передающее устройство беспилотного летательного аппарата передаются в режиме реального времени в частотном диапазоне от 900 до 928 МГц на пункт круглосуточного дистанционного наблюдения, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость, направление распространения с использованием программно-математической обработки, и на основании данной информации создается прогноз на краткосрочный или долгосрочный период времени, с построением прогнозных карт распространения разливов нефти или нефтепродуктов, которые в виде телеметрической информации передаются на экипажные или безэкипажные катера, которые осуществляют развертывание в районе загрязнений боновых заграждений и осуществляют последующий сбор нефти или нефтепродуктов.

bankpatentov.ru