Rilevamento automatico 3D delle fughe di gas
I ricercatori hanno sviluppato un metodo per creare un'immagine 3D che fornisce informazioni dettagliate come le coordinate, il volume e la concentrazione di una fuga di gas. Il nuovo approccio di rilevamento può essere utilizzato per l'allerta precoce, la valutazione del rischio o la bonifica di una perdita.
Una nuova tecnologia rileva le fughe di gas attraverso il tracciamento 3D. I ricercatori del Istituto di ottica e meccanica fine di Anhui, Accademia cinese delle scienze hanno sviluppato un metodo per creare l'immagine 3D di una nube di gas che fornisce informazioni dettagliate sulla perdita, come la posizione, il volume e la concentrazione. Il nuovo approccio al rilevamento automatico potrebbe essere utilizzato per l'allerta precoce, la valutazione del rischio o la determinazione del metodo migliore per risolvere le perdite di gas. I dettagli sono stati pubblicati su Optics Express.
Immagine 3D esatta della nuvola grazie al GPS
"Con il rapido sviluppo della società, in tutto il mondo esistono grandi impianti in cui vengono stoccate sostanze chimiche tossiche, nocive, infiammabili ed esplosive. Quando si verifica una perdita in uno di questi impianti, è importante capire rapidamente la composizione, la concentrazione, la posizione e la distribuzione", spiega Liang Xu, responsabile della ricerca. Il metodo combina le informazioni provenienti da due sistemi di imaging con spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR) con i dati di posizione precisi dei sensori GPS e del giroscopio per creare un'immagine 3D della nube di gas, che viene sovrapposta a una mappa digitale di Google Earth.
"Finora non è stato possibile determinare l'esatta posizione e la direzione in cui si muove il gas in caso di perdita. Il nostro metodo di creazione di una ricostruzione 3D di una nube di gas può essere utilizzato per determinare con precisione la latitudine e la longitudine della fuoriuscita di gas. Queste informazioni sono importanti per determinare chi potrebbe essere a rischio e per fermare rapidamente la perdita in modo che meno gas venga rilasciato nell'atmosfera", sottolinea il primo autore Yunyou Hu.
Longitudine, latitudine, concentrazione
La spettroscopia FTIR è ampiamente utilizzata per il rilevamento quantitativo a distanza degli inquinanti gassosi grazie alla sua elevata sensibilità e risoluzione e alla capacità di effettuare misurazioni in tempo reale a una distanza di circa cinque chilometri. Tuttavia, un singolo sistema di telerilevamento FTIR fornisce solo informazioni 2D su una fuga di gas. Per creare un'immagine 3D, i ricercatori utilizzano due sistemi per ottenere misure 2D di una nube di gas da diverse prospettive. Queste informazioni sono registrate spazialmente con le informazioni sulla posizione ottenute con i sensori GPS e giroscopici. I dati vengono inseriti nell'algoritmo di imaging tomografico computerizzato "Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique", che crea una ricostruzione 3D della nube di gas.
"Ogni voxel o pixel 3D nella nuvola di gas ricostruita contiene informazioni 3D su longitudine, latitudine, concentrazione e altezza del gas rispetto al suolo. Il posizionamento preciso dello spazio monitorato tramite sensori GPS e giroscopi è la chiave per la ricostruzione quantitativa in 3D delle nubi di gas", chiarisce Hu.
Rilevamento di fughe di gas nell'industria
I ricercatori hanno testato il loro nuovo metodo in un esperimento sul campo in cui hanno utilizzato due sistemi di telerilevamento FTIR a scansione per monitorare a distanza piccole quantità di esafluoruro di zolfo e metano rilasciate nell'arco di due minuti in uno spazio di circa 315 metri cubi. Sono riusciti a creare rappresentazioni 3D delle nubi di gas con longitudine, latitudine, altitudine e distribuzione della concentrazione per entrambi i gas.
"Per applicare la nostra tecnica in uno scenario reale, sarebbe necessario installare due o più sistemi di imaging FTIR a scansione intorno all'area monitorata per formare una rete a scansione incrociata", spiega Hu. "Il metodo da noi proposto potrebbe quindi essere utilizzato per creare una ricostruzione 3D di una nube di gas in perdita, che a sua volta potrebbe essere utilizzata per individuare la fonte della perdita e fornire informazioni di allarme tempestivo". I ricercatori stanno ora lavorando per ottimizzare il metodo di ricostruzione e intendono testare il sistema in ambienti industriali reali.
