Localisation automatique en 3D des fuites de gaz
Des chercheurs ont mis au point une méthode pour créer une image 3D qui fournit des informations détaillées telles que les coordonnées, le volume et la concentration d'une fuite de gaz. Cette nouvelle approche de détection peut être utilisée pour l'alerte précoce, l'évaluation des risques ou la réparation d'une fuite.
Une nouvelle technologie détecte les fuites de gaz par localisation 3D. Les chercheurs de la Institut d'optique et de mécanique fine d'Anhui, Académie chinoise des sciences ont mis au point une méthode permettant de créer l'image 3D d'un nuage de gaz de fuite, qui fournit des informations détaillées sur la fuite, comme son emplacement, son volume et sa concentration. Cette nouvelle approche de la détection automatique pourrait être utilisée pour l'alerte précoce, l'évaluation des risques ou la détermination de la meilleure méthode de réparation des fuites de gaz. Les détails ont été publiés dans "Optics Express".
Image 3D précise du nuage grâce au GPS
"Avec le développement rapide de la société, il existe aujourd'hui partout dans le monde de grandes installations où sont stockés des produits chimiques toxiques, nocifs, inflammables et explosifs. Si une fuite se produit dans l'une de ces installations, il est important de comprendre rapidement la composition, la concentration, l'emplacement et la distribution", explique le directeur de recherche Liang Xu. La méthode combine les infos de deux systèmes d'imagerie FTIR (spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier) avec des données de positionnement précises provenant de capteurs GPS et gyroscopiques pour créer une image 3D du nuage de gaz qui est superposée à une carte numérique Google Earth.
"Jusqu'à présent, en cas de fuite, il n'était pas possible de déterminer l'endroit exact et la direction dans laquelle le gaz se déplaçait. Notre méthode de reconstruction 3D d'un nuage de gaz peut être utilisée pour déterminer avec précision la latitude et la longitude du gaz qui s'échappe. Ces informations sont importantes pour déterminer qui pourrait être en danger et pour arrêter rapidement la fuite afin de réduire la quantité de gaz dans l'atmosphère", souligne Yunyou Hu, premier auteur de l'étude.
Longitude, latitude, concentration
La spectroscopie IRTF est souvent utilisée pour la détection quantitative à distance des polluants gazeux en raison de sa sensibilité et de sa résolution élevées, ainsi que de sa capacité à effectuer des mesures en temps réel avec une portée d'environ cinq kilomètres. Toutefois, un seul système de télédétection FTIR ne fournit que des informations 2D sur une fuite de gaz. Pour créer une image 3D, les chercheurs utilisent deux systèmes pour obtenir des mesures 2D d'un nuage de gaz sous différentes perspectives. Ces informations sont enregistrées dans l'espace avec des données de localisation obtenues à l'aide de capteurs GPS et gyroscopiques. Les données sont introduites dans l'algorithme d'imagerie par tomographie assistée par ordinateur "Technique de reconstruction algébrique simultanée", qui crée une reconstruction 3D du nuage de gaz.
"Chaque voxel ou pixel 3D dans le nuage de gaz reconstruit en 3D contient des informations 3D sur la latitude et la longitude, la concentration et l'altitude du gaz par rapport au sol. Le positionnement précis de l'espace surveillé à l'aide de capteurs GPS et gyroscopiques est la clé de la reconstruction quantitative en 3D des nuages de gaz", illustre Hu.
Détecter les fuites de gaz dans l'industrie
Les chercheurs ont testé leur nouvelle méthode dans le cadre d'une expérience en plein air, au cours de laquelle ils ont utilisé deux systèmes de télédétection IRTF à balayage pour surveiller à distance de petites quantités d'hexafluorure de soufre et de méthane libérées pendant deux minutes dans un espace d'environ 315 mètres cubes. Ils ont réussi à créer des représentations 3D des nuages de gaz avec la longitude, la latitude, l'altitude et la distribution des concentrations pour les deux gaz.
"Pour appliquer notre technique dans un scénario réel, il faudrait installer deux systèmes d'imagerie FTIR à balayage ou plus autour de la zone surveillée pour former un réseau de balayage croisé", explique Hu. "La méthode que nous proposons pourrait ensuite être utilisée pour créer une reconstruction 3D d'un nuage de gaz fuyant, qui pourrait à son tour être utilisée pour localiser la source de la fuite et fournir des informations d'alerte précoce". Les chercheurs travaillent maintenant à l'optimisation de la méthode de reconstruction et prévoient de tester le système dans des environnements industriels réels.
