Тундра в 3D: как летающие роботы «оцифровывают» вечную мерзлоту
Десятилетиями над ямальской тундрой кружили только дикие птицы и транспортные вертолеты — сегодня к ним присоединились умные роботы-помощники. Взлетели следом и узнали, кто и зачем сканирует Арктику с воздуха.
Лазер вместо нивелира
За пять минут можно сварить чашку кофе, прочитать статью в научпоп-журнале — или обследовать километр нефтепровода в арктической тундре. С такой задачей справляется новая система аэромониторинга на Восточно-Мессояхском месторождении — самом северном материковом нефтепромысле России. Она определяет состояние и пространственное положение трубопроводов, опор и других объектов на протяженности до 200 километров с точностью около 50 миллиметров — это меньше длины пальчиковой батарейки.
Весь промысел — от жилых комплексов до огромных резервуаров с нефтью — стоит на многолетней мерзлоте толщиной около 300 метров. Лед в почве работает как цемент: если он тает, грунт может проседать. Поэтому здания здесь ставят на высокие сваи, землю защищают от лишнего тепла и постоянно следят за состоянием мерзлоты и промышленных объектов.
Раньше для таких проверок геодезистам приходилось объезжать промысел на экологически безопасных вездеходах ТРЭКОЛ и вручную мониторить деформационные марки — контрольные точки на зданиях, опорах и других сооружениях. Учитывая масштаб месторождения — около 200 километров трубопроводов и примерно 25 тысяч опор — на эту работу уходили недели.
«Раньше ручные наблюдения занимали полтора месяца. После этого данные нужно было внимательно изучить и сравнить — этот этап геодезисты называют камеральной обработкой. С помощью технологии лазерного аэромониторинга мы получаем результат за часы», — объясняет Анна Курчатова, эксперт по геотехническому мониторингу «Газпром нефти».
Найди отличия в 3D
Обычная лазерная рулетка измеряет расстояние до одной точки. Беспилотный роботизированный комплекс за время полета делает тысячи таких замеров. Лидар посылает сигнал к земле, трубам и опорам и ловит отраженный свет. Один импульс — одна точка в пространстве. Тысячи импульсов складываются в облако точек — объемную цифровую картину местности.
Роботизированный комплекс сканирует поверхность в полосе шириной около 100 метров. Определить положение каждой точки в пространстве помогает модуль точного позиционирования. Перед полетом вдоль трассы дополнительно устанавливают крестообразные метки с известными координатами для лучшей ориентации на местности.
На основе полученных данных специалисты по геотехническому мониторингу формируют цифровые двойники и сравнивают их с эталонной 3D-моделью объекта. Алгоритмы находят расхождения и отмечают места, где произошли изменения в положении конструкций. Специалисты сразу видят их на экране и понимают, какие участки требуют внимания.
«Мы обследовали 180 километров трубопроводов и получили около четырех терабайт данных. На их обработку ушло всего четыре часа — раньше такой объем обрабатывали месяцами», — рассказывает Павел Баженов, специалист по геотехническому мониторингу «Газпром нефти».
В будущем область применения «робоптиц» расширится: с их помощью планируют обследовать опоры линий электропередачи и другие промышленные объекты. Недавно роботизированный комплекс облетел 14-метровый электродегидратор — установку для удаления воды из нефти — и создал его цифровую модель.
Холод под контролем
На Восточной Мессояхе за вечной мерзлотой следят не только с воздуха. Под землей в семи тысячах термометрических скважин датчики измеряют температуру и передают данные в систему «Ямал-Арктика». От лишнего тепла грунт защищают сваи, теплоизоляция и термостабилизаторы — «холодильники» для почв.
Одна из важнейших целей долгосрочной экологической программы «Газпром нефти» — абсолютная надежность инфраструктурных объектов компании на территориях распространения криолитозоны. Для этого мы внедряем новые технологии, которые обеспечат стабильно безопасную работу на месторождениях Крайнего Севера.
Андрей Петрухин
Руководитель программ устойчивого развития «Газпром нефти»
Опыт «Газпром нефти» может пригодиться далеко за пределами Ямала. Многолетняя мерзлота занимает около 65% территории России — бережное отношение к ней важно для строительства домов, дорог и трубопроводов в северных регионах.
Хочется подробнее? Разобраться в деталях поможет ИИ-ПОИСК.
