CC BY
10
№ 9 (114)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2023 г.
DOI: 10.32743/UniTech.2023.114.9.15967
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ТРАНСПОРТЕ ГАЗА В УЗБЕКИСТАНЕ
Махмудова Шахноза Абдувалиевна
доцент кафедры «Материаловедение и машиностроение» Ташкентского Государственного Транспортного университета,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: maxmudovash88@mail. ru
Шафиева Виолетта Ренатовна
студент,
Филиал РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина в г. Ташкенте, Республика Узбекистан, г. Ташкент
ANALYSIS OF THE CAPABILITIES OF UNMANNED AERIAL VEHICLES IN GAS TRANSPORTATION IN UZBEKISTAN
Shakhnoza Makhmudova
Associate Professor of the Department of Materials Science and Mechanical Engineering Tashkent State Transport University, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Violetta Shafieva
Student,
Branch of the Russian State University of Oil and Gas (NRU) named after I.M. Gubkin in Tashkent, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассматриваются преимущества и недостатки использования дронов для контроля состояния газотранспортной системы Республики Узбекистан. Экономическое обоснование производится по методу определения сравнительной экономической эффективности. Кроме того, в статье представлены характеристики дронов, нашедших применение при мониторинге трубопроводных систем в других странах.
ABSTRACT
This article discusses the advantages and disadvantages of using drones to monitor the state of the gas transmission system of the Republic of Uzbekistan. The economic substantiation of their application is carried out using a statistical method for evaluating investment projects - comparative economic efficiency. In addition, the article presents the characteristics of drones that have found application in monitoring pipeline systems in other countries.
Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, дроны, линейный обходчик, безопасность
Keywords: unmanned aerial vehicles, drones, lineman, security.
Введение
По данным ОПЕК за 2021 год в Узбекистане было добыто 46,4 млрд. куб. метров. Так, Узбекистан занимает 17 место в мировой добыче газа [1]. Весь газ, добываемый в стране транспортируется по сети газопроводов, которая на данный момент составляет 13 250 км. 60% газопроводов используются более 30 лет, а это означает, что их эксплуатацион-
ная надежность представляет большую неопределенность [2]. Для проверки исправности линейной части газопроводов используют визуальный контроль, который осуществляют линейные обходчики. В настоящее время лидирующие мировые нефтега-зотранспортирующие компании стали использовать беспилотные летательные аппараты (БПЛА) для мониторинга трубопроводных систем. Целью данной
Библиографическое описание: Махмудова Ш.А., Шафиева В.Р. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ТРАНСПОРТЕ ГАЗА В УЗБЕКИСТАНЕ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 9(114). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15967
№ 9 (114)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2023 г.
работы является анализ и оценка применения дро- для решения производственных задач на нефтегазо-
нов в условиях Центральной Азии, которые могут вых объектах, такие как квадрокоптер DJI
восприниматься как рекомендация для местных га- MATRICE 300 RTK [3] и квадрокоптер DJI Mavic 2
зотранспортирующих компаний. Enterprise Advanced [4]. Сравнительные характери-
„ _ , стики приведены в таблице 1.
Обзор на дроны, применяемые в нефтегазовой
отрасли
Лидером в производстве дронов является китайская компания DJI Enterprise. Они предлагают дроны
Таблица 1,
Характеристики DJI MATRICE 300 RTK и DJI Mavic 2 Enterprise Advanced
Наименование показателя DJI MATRICE 300 RTK DJI Mavic 2 Enterprise Advanced
1. Максимальная скорость Режим S: 23 м/с, Режим P: 17 м/с 72 км/ч (в S-mode без ветра) 50 км/ч (в P-mode с ветром)
2. Максимально допустимая скорость ветра 15 м/с 10 м/сек
3. Максимальная высота полета 5000 м (при использовании 2110 пропеллеров, взлетная масса < 7 кг) / 7000 м (при использовании 2195 пропеллеров, взлетная масса < 7 кг) 6000 м
4. Максимальное время полета 55 мин 31 мин
5 Максимальная дистанция передачи сигнала 15 км Согласно требованиям FCC: 10000 м Согласно требованиям CE: 6000 м Согласно требованиям SRRC: 6000 м Согласно требованиям MIC: 6000 м
6. Рабочая температура -20°C...+50°C -10°C ...+40°C
7. Совместимые стабилизаторы DJI Zenmuse XT2/XT S/Z30/H20/H20T -
8. Время зарядки аккумулятора При использовании зарядной станции для аккумуляторов Intelligent Battery BS60: Входной ток 220 В: 60 минут (полный заряд двух аккумуляторов TB60), 30 минут (заряд двух аккумуляторов TB60 с 20% до 90%); Входной ток 110 В: 70 минут (полный заряд двух аккумуляторов TB60), 40 минут (заряд двух аккумуляторов TB60 с 20% до 90%) 90 мин.
9. Диапазон обнаружения препятствий 0,6 - 40 м 11 - 40 м
10. № 54 (возможность полета под дождем) -
11. Цена $13 737,46 $11 844,00
Преимущества использования БПЛА
В последнее время компании нефтегазового сектора ставят одними из приоритетных задач в своей работе обеспечение безопасности сотрудников и окружающей среды. Внимание организаций к этим направлениям обусловлено не только высокими убытками, но и политикой самих компаний. Многие добывающие и транспортирующие компании разрабатывают программы, отвечающие целям устойчивого развития ООН. Это повышает престиж компании и привлекает новых инвесторов.
Пеший обход линейной части магистрального газопровода является требованием правил безопасности при эксплуатации [5]. При использовании
БПЛА можно добиться улучшений показателей работы оператора трубопроводного транспорта, а именно:
+ Снижение рисков для жизни обходчиков
Обходчики подвергаются ежедневной опасности в случае утечки газа и скоплении его в низине. Пилотирование дрона осуществляется с расстояния до 15 км. В таком случае обходчики могут обнаружить предельный уровень загазованности заблаговременно с безопасного расстояния.
+ Увеличение скорости обхода до 10 раз
Средняя скорость обхода составляет 10 км в сутки, исходя из 2 смен по 5 км. С воздуха одна инспекци-
№ 9 (114)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2023 г.
онная бригада операторов дронов может обследовать до 100 км трубопровода за сутки с фиксацией всех возможных температурных отклонений и точной привязкой к системе координат с возможностью дальнейшего составления ортофотоплана на основе полученных снимков [6].
+ Создание более благоприятных условий для обходчиков, а также контроль их работы
Обходчики выходят в независимости от времени суток и года. Исходя из устройства человеческого организма, ночью зрение ухудшается. Также оно ухудшается при дожде и снеге. Кроме того, не исключен человеческий фактор, ведь в плохую погоду не хочется тратить дополнительные усилия. Дроны, оснащенные подвесами с камерой ночного видения, инфракрасными и лазерными датчиками являются незаменимыми помощниками для ночного обхода. К тому же дроны защиты 1Р45 и выше защищены от влаги и пыли, а значит могут использоваться в дождь [7]. Дроны полезны при обнаружении мест обвала и подмывания грунта и прочих природных явлений, способных нарушить плановую работу магистрали.
+ Предупреждение незаконных врезок, строительства и пребывания посторонних лиц на охраняемых объектах
Магистральная часть газопровода может простираться до 150 км. Контроль и охрана такой значительной территории составляет трудность, так как магистрали проходят на значительном расстоянии от населенных пунктов. Программное обеспечение БПЛА позволяет в режиме реального времени переносить результаты съемки на карты. Следовательно, на карте можно отложить необходимое расстояние до построек и выявить строительство в обход норм заблаговременно. Пребывание посторонних лиц, а также врезки будут видны с помощью инфракрасного излучения камер.
+ Экологический мониторинг атмосферных выбросов
С помощью детектора утечек, например, модели DJI и10, можно быстро идентифицировать метан на расстоянии до 100 м, при концентрации до 5 рршш [6].
+ Дрон можно эксплуатировать на компрессорных станциях и газоперерабатывающих заводах
На заводах и станциях расположены высотные объекты (факелы, АВО, резервуары). С помощью дронов можно проводить их обследование не подвергая персонал опасности.
Недостатки использования БПЛА
Активное развитие квадрокоптеров началось относительно недавно, с 2006 года. Так как отрасль производства дронов еще молодая, возникают некоторые проблемы. В частности, можно перечислить такие недостатки, как:
- Законодательная неопределенность
Нестабильная политическая обстановка в мире может ввести свои коррективы в правила пользованием БПЛА, что может привести к невозместимым затратам на покупку дронов [8].
- Уязвимость в небе
На территориях прокладки трубопроводов компании стремятся сохранить биоразнообразие, а, следовательно, в воздушном пространстве не исключены столкновения с птицами. Дроны достаточно шумные и некоторых птиц они могут отогнать. Однако в мире зафиксировано не менее нескольких сотен случаев, когда беспилотники подвергались нападениям диких животных и птиц. Звери видят в этих устройствах потенциальную угрозу, птицы — соперников.
- Подвержены взлому
Хакеры могут быстро атаковать центральную систему управления дроном и стать его оригинальным контроллером. Однако в промышленных коммерческих дронах используется система шифрования AES-256. Этот алгоритм хорошо проанализирован и сейчас широко используется для защиты данных.
- Метеозависимость
Температурные условия эксплуатации дронов ограничены, что не позволит их эксплуатировать в аномальную жару. Большинство дронов не обладает водостойкой защитой, так что нужно тщательно подбирать аппарат под нужды компании.
Экономический расчет
Исходя из плюсов, приведенных выше, мы можем сравнить в денежном эквиваленте сколько может сэкономит покупка дрона.
1. Высокая скорость обнаружения утечки.
Если мы возьмем участок длиной 100 км, то в
случае утечки на сотом километре, команда обнаружит ее приблизительно через 10 дней. Для расчетов возьмем средний расход перекачиваемого газа по Узбекистану - 30 млн м3/сут.
Условно возьмем потери на утечку в размере 0,8% от расхода в сутки. Тогда за 10 дней объем газа составит 2,42 млн м3. Кубометр газа на экспорт стоит 21 цент [9].
Убытки от утечки составят $508 200 (без учета ремонта трубы и штрафов на экологию).
2. Повышение безопасности жизнедеятельности сотрудников.
Рассмотрим худший сценарий, где утечка газа привела к гибели человека.
Размер единовременного пособия, выплачиваемого в связи со смертью кормильца, не может быть меньше шестикратной средней годовой заработной платы умершего [10]. Средняя зарплата обходчиков в нефтегазовой отрасли - $500, среднегодовая зарплата за 6 лет составит $36 000.
Стоимость дрона DJI Matrice 300 RTK с подвесом Zenmuse H20T и газоанализатором U10 обойдется в $92 900. Убытки от утечки за день составят $50 820.
Исходя из сравнения, видно, что покупка квадро-коптера сэкономит компании $400 480. Кроме того, если компания активно внедряет новые технологии для улучшения своих бизнес-процессов и заботится о своих сотрудниках, предоставляя комфортные
№ 9 (114)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2023 г.
условия работы и возможности для профессионального роста, то такая компания повышает свой престиж и укрепляет свое имидж перед клиентами, партнерами и конкурентами.
Заключение
Итак, при использовании квадрокоптеров для инспекции магистральных газопроводов можно сделать следующие выводы.
Во-первых, квадрокоптеры обеспечивают более быстрый и точный процесс инспекции, что позволяет избежать возможных утечек в газопроводах. Во-вторых, квадрокоптеры обладают гибкостью и мобильностью, что позволяет им легко обследовать
и диагностировать любые части газопровода. В-третьих, применение квадрокоптеров позволяет снизить риски для людей, поскольку инспекционные работы теперь могут выполняться без необходимости подниматься на высоту. Наконец, использование квадрокоптеров для инспекции газопроводов может дать значительное экономическое преимущество, поскольку этот метод позволяет сократить затраты на инспекцию и снизить риски нарушения производственного процесса.
В целом, использование квадрокоптеров для инспекции магистральных газопроводов является эффективным и перспективным решением, которое может значительно улучшить безопасность и надежность их работы.
Список литературы:
1. Список стран по добыче природного газа // Википедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia. org/wiki/%D0%A1 %D0%BF%D0%B8%D1 %81 %D0%BE%D0%BA_%D1 %81 %D1 %82%D1 %80%D0%B0%D0%BD_%D0%BF%D0%BE_%D0%B4%D0%BE%D0%B1 %D1 %8B%D1 %8 7%D0%B5_%D0 %BF%D1%80%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B3%D0%B 0%D0%B7%D0%B0 (дата обращения: 31.03.2023).
2. АО «УЗТРАНСГАЗ»: «Для стран центральной азии важно создать единый диспетчерский центр по распределению газа» // Пресс-центр Министерства Энергетики Республики Узбекистан [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://minenergy.uz/ru/news/view/182_(дата обращения: 31.03.2023).
3. Квадрокоптер DJI MATRICE 300 RTK (Universal Edition) // DJI authorized retail store [ Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.djimsk.ru/catalog/products/industrial/matrice/matrice_300/platforma_dji_matrice_300_rtk_universal_ edition.html_(дата обращения: 31.03.2023).
4. Квадрокоптер DJI Mavic 2 Enterprise Advanced // Authorized DJI Distributor [ Электронный ресурс]. Режим доступа: https://4vision.ru/products/mavic-2-enterprise-advanced.html_(дата обращения: 31.03.2023).
5. Правила безопасности при эксплуатации магистральных газопроводов / Национальная холдинговая компания «УЗБЕКНЕФТЕГАЗ», акционерная компания «УЗТРАНСГАЗ». Ташкент:2017. Стр. 20-22.
6. Дрон DJI Matrice 300 RTK с подвесом Zenmuse H20T и газоанализатором U10 // BRLAB Лаборатория дронов [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://brlab.ru/scopes/monitoring/dji-matrice-300-rtk-s-podvesom-zenmuse-h20t1660/_(дата обращения: 31.03.2023).
7. Что такое IP рейтинг и как он влияет на работу дронов? AEROMOTUS [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://aeromotus.ru/chto-takoe-ip-rejting-i-kak-on-vliyaet-na-rabotu-dronov/_(дата обращения:
31.03.2023).
8. Постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан О Дополнительных Мерах По Регулированию Использования Беспилотных Летательных Аппаратов В Республике Узбекистан № 658 от 15 ноября 2022 г.
[Электронный ресурс]. Режим доступа: https://lex.uz/ru/docs/6284992?otherlang=3_(дата обращения:
31.03.2023).
9. Узбекистан экспортировал 4 млрд кубометров газа с начала года // Газета.ш [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.gazeta.uz/ru/2022/12/05/gas-export/ (дата обращения: 31.03.2023)
10. Трудовой Кодекс Республики Узбекистан [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://lex.uz/ru/docs/6257291 (дата обращения: 31.03.2023).
