Анализируй это здесь и сейчас!

В Самарском университете успешно провели летные испытания портативного газохроматографа, способного оперативно анализировать состав атмосферного воздуха. Прибор установили на мультироторный беспилотник, разработанный в университетском Центре беспилотных систем, где недавно получили патент на уникальный БПЛА «Фотон-601», способный ориентироваться на местности без помощи спутниковых навигационных систем.

Робота-эколога вызывали?

Аэромобильный лабораторный комплекс, способный в автономном режиме облетать территорию по заданному маршруту, оперативно анализировать состояние атмосферы в заданных точках и тут же сообщать результаты в центр управления - это реальный прорыв в будущее.

Именно такой комплекс успешно испытали в полевых условиях ученые Самарского университета. Основа комплекса - компактный газохроматограф, разработанный несколько лет назад. Этот прибор вполне можно назвать микрогазохроматографом, поскольку его масса - около килограмма, в то время как специалисты-химики знают, что подобные приборы весят порядка 20 кг и поднимать их в воздух уж точно не стоит.

Над портативным газохроматографом в Самарском университете работали специалисты семи кафедр. Они создали уникальные хроматографические модули - дозаторы, детекторы, хроматографические микроколонки, - выполненные на плоских пластинах. «Микрофлюидные системы, на основе которых создан наш прибор, анализируют сложные смеси в хроматографических микроканалах, расположенных на плоскости. Анализ происходит в динамических условиях», - так пояснил особенности компактного газохроматографа заведующий кафедрой химии Самарского университета профессор Игорь Платонов.

Прибор прошел всесторонние испытания, он запатентован и аттестован в ВНИИМ им Д.И. Менделеева. На базе Самарского университета организовано его опытно-промышленное производство. Такой газохроматограф способен за несколько минут выдать точные данные о составе атмосферы, качественном и количественном составе нефти и газа, или проанализировать биомаркеры в выдыхаемом человеком воздухе. Ему по силам полностью заменить громоздкие лабораторные устройства.

Сейчас прибор установили на мультироторный беспилотный летательный аппарат (БПЛА) «Индиго», разработанный инженерами Центра беспилотных систем Самарского университета. Воздушная химическая лаборатория способна работать на высотах до 1 км на удалении до 2 км от источника. Процесс анализа полученных проб занимает до 3 минут. Идеальная система для мониторинга промышленных предприятий на предмет вредных выбросов, утечек в почву и в атмосферу различных опасных веществ.

Один из разработчиков газохроматографа, доцент кафедры химии Самарского университета Владимир Платонов мечтает о создании автономного робота-эколога на основе искусственного интеллекта. Его предстоит оснастить электронно-оптическим комплексом, работающим в оптическом и инфракрасном диапазонах, установить компактный газохроматограф, разработать программное обеспечение. Такой робот мог бы самостоятельно вести мониторинг предприятий, находить утечки различных веществ и оперативно сообщать о них. Задача исключительно сложная, но ведь первые шаги в Самарском университете уже сделаны.

Сам себе GPS

В качестве одного из направлений применения портативного газохроматографа Владимир Платонов называет поиск утечек углеводородов из газо- и нефтепроводов. Малогабаритный прибор, способный анализировать состав воздуха в режиме реального времени и тут же сообщать оператору результаты анализа, идеально подходит для этой работы. Однако использовать беспилотный аппарат такого класса, как «Индиго», для мониторинга трубопроводов вряд ли удастся - автономности недостаточно.

Впрочем, у Центра беспилотных систем Самарского университета есть разработка, способная решать подобные задачи и обеспечить мониторинг протяженных объектов. Это беспилотный летательный аппарат «Фотон-601». В прошлом году он успешно прошел летные испытания, а недавно на него получен российский патент.

С виду «Фотон-601» - обычный БПЛА, каких сейчас много. Классическая схема, запуск с наземной установки, приземление на парашюте. Но в отличие от аналогичных российских беспилотных систем, в его конструкцию заложены принципиально новые технические решения. И одно из главных преимуществ - независимость от спутниковых навигационных систем.

Нет, конечно, аппарат принимает сигналы GPS и ГЛОНАСС. Если спутники видны, а уровень сигнала хороший - почему нет? Но в то же время «Фотон-601» может обойтись и без них, работать полностью автономно, «осматриваясь» на местности с помощью «технического зрения». Потеряв связь с наземной станцией, он сам уверенно возвращается в точку старта. Возможность ориентироваться по опорным точкам маршрута и корректировать курс без помощи спутников ему обеспечивает оптический навигационный блок, тоже разработанный в Самарском университете. В перспективе автономная навигация позволит существенно увеличить радиус действия аппарата - до 400 км, а также повысит его надежность.

Сутками в небе

Еще одно преимущество «Фотона-601» - большая продолжительность полета. Уже сегодня он может находиться в воздухе 24 часа, и это отличный результат. Но резервы есть. Силовая установка аппарата комбинированная - поршневой двигатель и электропривод на солнечных батареях. Сейчас разработчики добиваются максимальной эффективности солнечных панелей, они рассчитывают полностью перейти на электропривод и увеличить полетное время до 32 часов.

«Фотон-601» - «летающая лаборатория». Прежде всего, он предназначен для научных экспериментов. Но ему по силам самые разные прикладные задачи в области экологического мониторинга, геодезии и картографии, да мало ли что еще!

Беспилотник Самарского университета поднимает до 8,5 кг полезной нагрузки. То есть взять на борт другую уникальную университетскую разработку - портативный газохроматограф - ему вполне по силам. А летные данные вполне позволят заниматься обследованием магистральных нефте- и газопроводов. Неслучайно «Фотоном-601» заинтересовались и оборонные ведомства, и экологи, и нефтегазовые компании. Заказчиков привлекли его уникальные характеристики и возможности для дальнейшего совершенствования.

«Сейчас в России известных аналогов таким аппаратам нет. Есть много беспилотников с разными видами полезной нагрузки, но все они исключительно локального применения», - подчеркивает один из разработчиков, аспирант Самарского университета Антон Назаров.

Робот-эколог с элементами искусственного интеллекта, оснащенный компактным газохроматографом и другими датчиками, сможет самостоятельно вести экологический мониторинг предприятий, находить утечки различных веществ и оперативно сообщать о них.

Владимир Платонов, доцент кафедры химии Самарского университета, кандидат химических наук:

- Забор проб для анализа воздуха очень часто связан с риском для жизни экспертов, так как места выброса токсичных веществ находятся на приличной высоте - на верхних ярусах производственных установок или на трубах. Наш мобильный газохроматограф позволит провести анализ «здесь и сейчас» и обезопасит работу эксперта.

Источник: vkonline.ru