BLV BL-CH4 400 — лазерный детектор утечки метана

BLV BL-CH4 400 UAV — компактный лазерный детектор метана для БПЛА

Построенный на технологии диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии, лазерный детектор выполняет бесконтактное измерение концентрации метана (CH₄) и метаносодержащих газов в столбе воздуха между сенсором и отражающей поверхностью. В отличие от комбинированных систем, совмещающих несколько технологий в одном корпусе, BL-CH4 400 сфокусирован на одной задаче — максимальной точности и скорости лазерного измерения. Для этого детектор имеет чувствительность в 1 ppm·м и время отклика 5 мс, позволяющие регистрировать микроутечки, которые недоступны для приборов с порогом 5 ppm·м и выше. А также камеру в Full HD качестве для визуального подтверждения и наблюдения.

Детектор предназначен для предприятий нефтегазового сектора, операторов трубопроводов, экологических служб, муниципальных газовых хозяйств и инспекционных компаний. Для них BL-CH4 400 решает сложную и дорогостоящую задачу — дистанционный поиска утечек газов на объектах, где пеший обход невозможен, небезопасен или экономически нецелесообразен. Интеграция с дронами DJI Matrice 350 RTK и Matrice 400 через интерфейс X-Port обеспечивает автоматизированный мониторинг окружающей среды с передачей результатов в облачную платформу в реальном времени и формированием отчетности.

Технические особенности лазерного детектора BL-CH4 400

Технология TDLAS и принцип лазерного измерения

Принцип работы диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии основывается на инфракрасном лазере на длине волны 1,65 мкм, который направляется на изучаемую поверхность. Молекулы метана в столбе воздуха находятся на той же длине волны, поэтому поглощают часть излучения, влияя на отраженный луч, который возвращается в детектор. Степень поглощения пропорциональна интегральной концентрации CH₄ в столбе — результат выдается в ppm·м. 

BL-CH4 400 измеряет концентрацию метана на расстоянии от 1 до 300 метров от отражающей поверхности. Дальность зависит от коэффициента диффузного отражения цели и концентрации газа. Грунт, бетон, металл, асфальт и снег обеспечивают достаточное отражение. Вода, стекло и зеркальные поверхности — нет.

Применение TDLAS обеспечивает избирательность по метану, так как лазер настроен на узкую линию поглощения CH₄ и не реагирует на другие газы, присутствующие в воздухе. Это исключает ложные срабатывания от паров воды, CO₂ или других примесей.

Чувствительность и точность лазерного детектора

Сенсор детектора газа регистрирует концентрацию метана с порогом чувствительности 1 ppm·м — это один из лучших показателей среди лазерных газоанализаторов для дронов. Диапазон измерения от 0 до 99 999 ppm·м перекрывает как фоновые концентрации, так и крупные утечки. Скорость отклика в 5 мс означает, что при движении дрона со скоростью 10 м/с система регистрирует концентрацию каждые 5 см маршрута — это обеспечивает высокое пространственное разрешение профиля концентрации вдоль трубопровода или периметра объекта.

Точность ±10% в рабочем диапазоне 100–50 000 ppm·м достаточна для комплаенс-отчетности LDAR. Погрешность не зависит от расстояния до цели, так как она определяется стабильностью лазерного источника и качеством калибровки.

Таблица характеристик детектора

Полевые испытания BL-CH4 400 от Aeromotus

Наши специалисты провели тестирование детектора метана и рассказали о его ключевых особенностях в формате видео.

Лазерный дальномер

Встроенный лазерный дальномер измеряет расстояние до поверхности до 1200 м и определяет координаты цели в реальном времени. Это отдельный оптический канал, не связанный с TDLAS-лазером. Дальномер решает задачу точной геопривязки точек измерения, где  каждая точка измерения получает координаты реального объекта — фланца, клапана, участка трубы. Это необходимо для последующих ремонтных работ, так наземная бригада получает точные координаты утечки, а не зону облета дрона.

Стоит отметить, что дистанция в 1200 м значительно превышает рабочий диапазон TDLAS — это запас для работы на разных высотах и при инспекции крупных объектов с удаленных позиций.

RGB-камера

Встроенная камера обеспечивает визуальное подтверждение источника утечки параллельно с газовым измерением. Камера синхронизирована с TDLAS-каналом — кадр и замер концентрации привязаны к одним координатам. 4-кратный зум позволяет визуально идентифицировать конкретный узел оборудования на расстоянии 20–50 метров, где TDLAS фиксирует концентрацию. Оператор одновременно видит на экране уровень CH₄ в ppm·м, изображение объекта и координаты цели — это исключает необходимость отдельного визуального осмотра после газового сканирования.

Дополнительный лазерный индикатор

Зеленый лазер маркирует точку измерения на поверхности объекта. Оператор и наземный персонал видят, куда направлен газоанализатор, без необходимости следить за ориентацией подвеса на экране.Зеленый цвет выбран из-за максимальной видимости в дневных условиях — глаз человека наиболее чувствителен к зеленому спектру, поэтому луч виден на поверхности на расстоянии до 50–100 метров в ясную погоду.

Совместимость и конструктивные параметры

Модуль устанавливается на дрон через сетевой порт X-Port DJI. Трехосевая стабилизация компенсирует вибрации и наклоны носителя, обеспечивая устойчивое наведение лазера и камеры на цель. 

Масса 770 грамм — одна из самых низких в классе лазерных газоанализаторов для БПЛА. При установке на Matrice 350 RTK или Matrice 400 полезная нагрузка занимает один порт, оставляя возможность установки дополнительного оборудования на другие порты. Потребляемая мощность 2 Вт не снижает время полета дрона при штатной нагрузке.

Класс защиты IP55 допускает эксплуатацию в условиях пыли и осадков. Диапазон рабочих температур от –20 до +50 °C обеспечивает круглогодичное использование в умеренном и холодном климате.

Облачная платформа и планирование маршрутов

Продукт поддерживает функции маршрутизации, которые автоматизируют повторяемые инспекции. Импорт KML-файлов позволяет использовать маршруты, созданные в сторонних ГИС-системах, что интегрирует продукт в существующие процессы предприятия. Отслеживание рельефа автоматически регулирует высоту полета при обследовании холмистой или горной местности — дрон выдерживает постоянное расстояние до поверхности для корректной работы TDLAS-лазера.

Данные измерений передаются в облачную платформу BLV в реальном времени через канал связи дрона — это обеспечивает дистанционный мониторинг окружающей среды с удаленным доступом к результатам. 

Сферы применения лазерного детектора BL-CH4 400

Инспекция магистральных трубопроводов

Классическое применение лазерного детектора метана на БПЛА предполагает непрерывное сканирование концентрации метана вдоль коридора трубопровода и поиск утечек газа. Дрон следует по маршруту, заданному KML-файлом, на высоте 4–15 метров над поверхностью. TDLAS-лазер направлен вниз, измеряя концентрацию CH₄ в столбе воздуха между дроном и грунтом. При регистрации аномалии, превышении заданного перед миссией порогового значения, система фиксирует координаты точки, камера делает снимок участка, а дальномер определяет точное расстояние до поверхности. Профиль концентрации по длине трубопровода выгружается в облако, где строится карта утечек с координатами для наземной ремонтной бригады. 

Для предприятий, подпадающих под регламент ЕС 2024/1787 и стандарт OGMP 2.0, а также выполняющих систематический газоанализ на своих объектах согласно программам LDAR продукт, обеспечивает создание системы мониторинга окружающей среды на объекте с автоматизированной отчетностью.

Исследование и опыт Aeromotus 

Специалист отдела геотехнологий Aeromotus Кирилл Воронцов рассказ о возможностях и преимуществах газоанализа и выявлении метана с BL-CH4 400.

Инспекция НПЗ и нефтехимических предприятий

На нефтеперерабатывающих заводах газоанализатор CH₄ сканирует технологическое оборудование: колонны, резервуары, трубопроводы, фланцевые соединения, клапаны. Дрон облетает установку на расстоянии 10–50 метров от оборудования, лазер направляется на узлы через наклон подвеса. RGB-камера с 4-кратным зумом идентифицирует конкретный узел как источник утечки. Результаты синхронизируются с облаком, где формируется карта концентраций по территории завода с привязкой к каждому оборудованному узлу.

Мониторинг полигонов ТБО

На полигонах твердых бытовых отходов метан образуется при анаэробном разложении органики. Беспилотные аппараты и системы мониторинга окружающей среды выполняют облет тела полигона по сетке маршрутов. TDLAS строит карту концентраций CH₄ над поверхностью, выявляя зоны активной эмиссии. Сравнение карт за разные периоды позволяет оценить эффективность систем дегазации и выявить новые зоны выбросов. Данные используются для экологического мониторинга окружающей среды и отчетности перед контролирующими органами.

Мониторинг угольных складов и самовозгораний

На угольных складах метан выделяется при хранении штабелей угля, а самовозгорание сопровождается повышенной эмиссией CH₄. Газоанализатор для поиска утечки газа выполняет облет штабелей на дроне с регистрацией концентрации метана над поверхностью угля. Повышенные концентрации указывают на зоны активного окисления и потенциального возгорания. Раннее обнаружение позволяет принять меры до открытого загорания.

Реальный кейс

Компания-разработчик BLV использовала BL-CH4 400 для тестирования системы раннего предупреждения самовозгорания. Детектор смог стабильно детектировать концентрации метана от десятка до сотен ppm·м, несмотря на высокую техническую сложность — крайне низкую отражательную способность угля менее 5%.

Инспекция морских и прибрежных газовых объектов

На морских платформах и прибрежных газовых терминалах доступ персонала к оборудованию ограничен логистикой и безопасностью. БПЛА с газоанализатором облетает платформу с расстояния 10–50 метров, сканируя фланцы, клапаны и трубопроводы. 

Сравнительная таблица BL-CH4 400 на Matrice 400 и ручного газоанализатора

Сценарий применения лазерного детектора BL-CH4 400