Представьте: в тайге под рекой лежит труба. По ней идёт лёгкое углеводородное сырьё. Если труба потечёт, жирного пятна на воде не будет — продукт просто испарится. Как найти такую утечку, если до места не всякая машина доедет, сотовой связи нет, а полгода река стоит подо льдом?
Меня зовут Андрей Лантрат. Недавно я рассказывал здесь, как 25 лет проработал на одном заводе. Сейчас я владелец продукта в Цифровом СИБУРе, в направлении роботов и беспилотников. По-простому — тот, кто сводит вместе производство, разработчиков и железо, чтобы из идеи получилась работающее решение.
Коллеги-экологи и служба, которая эксплуатирует трубопроводы, пришли к нам с идеей: искать утечку не в воде, а в воздухе, облетая трубу дроном с точным газоанализатором. Звучало как задача на вечер. Получилось три месяца переделок.
Где всё происходит
Западная Сибирь, ХМАО. Предприятие «Запсибтрансгаз» эксплуатирует больше 3000 километров трубопроводов. Там, где они пересекают реки, труба идёт по дну — это называется подводный переход.
Кругом тайга. До многих переходов трудно добраться даже летом, а связи там зачастую нет вообще. Каждое из этих условий потом превратилось в отдельную инженерную задачу.
Схема: утечка поднимается со дна и испаряется над водой, а дрон ловит пары в воздухе.
Почему утечку ищут в воздухе
По трубе идёт ШФЛУ — широкая фракция лёгких углеводородов. Проще всего представить её как «недобензин»: те же углеводороды, что в топливе, только легче и гораздо летучее. Поэтому при утечке продукт не расплывается пятном, а выходит из воды и испаряется. Ловить его логично в воздухе, как газ.
У старого способа была и вторая проблема. Стандартный анализ воды на углеводороды заточен под нефть и тяжёлые фракции. Лёгкую ШФЛУ он почти не видит: пока готовят пробу, лёгкие газы улетучиваются. Это как ловить сбежавшего кота сачком для рыбы. Превышения, которые находили в воде, давали углеводороды от соседей-нефтяников, которых в регионе хватает. А свой продукт на этом фоне оставался невидимым.
Газоанализатор с детектором пропана показывает именно наш продукт. Он отвечает прямо: есть утечка в нашей трубе или нет.
Как было раньше
Чтобы проверить один переход, на вездеходе выезжала целая бригада. Спускали катер, доплывали до перехода, брали пробы воды в трёх точках и везли их в лабораторию. Анализ занимал несколько дней. От «поехали проверять» до результата проходила чуть ли не неделя — и это в лучшем случае.
А хороший случай бывал не всегда. Весной ледоход, осенью встаёт лёд, плюс высокая волна. Фактически половину года переход этим способом было не проверить: труба под водой есть, а свежих данных по ней нет.
«Задача на вечер»
Первые прототипы мы испытали в Тобольске на лабораторных пробах газа, потом поехали на настоящие переходы под Нижневартовском. Газоанализатор делал наш партнёр, компания «ЭкоБиоХим», производство давало обратную связь с поля, а мы отвечали за интеграцию и данные. И вот там простая задача показала своё настоящее лицо.
Испытания на переходе.
Куда повесить прибор. Раньше такое на дроны никто не вешал, готового ответа не было. Сверху у дрона магнитный компас: ставим прибор туда — компас начинает врать, и дрон теряет ориентацию. Снизу сенсоры, которые следят за препятствиями и помогают садиться: прибор их закрывает, и летать становится небезопасно. Место искали перебором, пока не нашли точку, где работает и то, и другое.
Пластик лопнул на морозе. Первые крепления были на стяжках и скотче — сначала надо было проверить идею, а не сделать красиво. Потом стали печатать их на 3D-принтере, и тут пришла зима. Обычный пластик для печати вёл себя как дешёвая игрушка, забытая на балконе в минус тридцать: трескался и ломался. А каждая поломка над водой — это потенциально утопленный прибор. Морозостойкий пластик подбирали в несколько заходов. Заодно сделали крепление быстросъёмным, и теперь газоанализатор используют и отдельно от дрона.
Прибор мёрз и разряжался. У дрона аккумуляторы с подогревом, а у газоанализатора подогрева нет. Дальше всё как со смартфоном зимой: было шестьдесят процентов, достал на морозе — выключился. Плюс перед каждым запуском прибору нужна долгая продувка. Решили корпусом: сделали его тёплым, но лёгким, потому что каждый лишний грамм дрон потом не простит.
Дрон с газоанализатором.
Первый дрон не потянул. Газоанализатор весит около трёхсот граммов — примерно как стакан воды. Для маленького дрона это много: с прибором он держался в воздухе минуты три. Обидно — столько возились с прибором, а упёрлись в грузоподъёмность. Заменили на средний, более мощный дрон. При температуре около нуля он летает с прибором 15–20 минут. Этого хватает: дрону нужно облететь один переход по контрольным точкам, а не всю сеть.
В тайге негде взять связь. Обычный газоанализатор пишет данные себе в память. Нам нужно было, чтобы оператор видел показания сразу, без всякой сотовой сети. Мы взяли технологию, которая работает как рация, только для данных: ей не нужны ни вышки, ни оператор связи. В тайге она добивает на 2–5 км. Оператор держит приёмник при себе, и показания прилетают прямо к нему — на телефон или любое другое устройство.
Показания газоанализатора в реальном времени.
Что получилось
Теперь дрон облетает переход, а оператор сразу видит, сколько газа над трубой. Проверка одного перехода раньше занимала целый день, теперь около 30 минут. Экспедиция с лодкой больше не нужна: газоанализатор берёт с собой обходчик, который и так идёт по своему участку, и попутно облетает переход. Значит, проверять переходы можно гораздо чаще.
Комплекс уже работает в Нижневартовском управлении. Дальше хотим подключить другие управления, а в перспективе — всю сеть, все 3000 с лишним километров. Газоанализатор собран из модулей: если поменять сенсоры, он будет искать другие газы. Так что из «прибора для одного перехода» получился инструмент, который можно масштабировать и для других задач.
—
