Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Hệ thống hình ảnh giá rẻ phát hiện rò rỉ khí đốt tự nhiên trong thời gian thực (24/02/2017)

Các nhà nghiên cứu Scotland cùng phối hợp với Công ty M Squared đã phát triển được một hệ thống hình ảnh hồng ngoại, trong tương lai có thể phát hiện sự cố rò rỉ khí metan trong đường ống và tại các cơ sở dầu khí trong thời gian thực với chi phí thấp. Sự cố rò rỉ khí mê tan, thành phần chính của khí tự nhiên, có thể nguy hiểm và tốn kém trong khi cũng góp phần gây biến đổi khí hậu.

TS. Graham M. Gibson tại trường Đại học Glasgow, Scotland và là trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: "Dù khí metan không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng chúng ta có thể phát triển phương pháp lập mã màu thông tin về khí metan và phủ lên trên hình ảnh của máy ảnh thông thường. Điều này cho phép người sử dụng máy ảnh quan sát xung quanh, nhận diện mọi thứ và nhìn thấy lớp phủ phía trên vị trí xuất hiện khí".

Nhóm nghiên cứu đã chỉ rõ hệ thống có thể thu các video về sự cố rò rỉ khí metan từ một ống với tốc độ khoảng 0,2 lít mỗi phút. Công nghệ này cũng có thể được mở rộng sang các bước sóng hoặc phạm vi bước sóng khác, cho phép phát hiện nhiều loại khí và hóa chất.

TS. Graeme Malcolm OBE, Giám đốc điều hành và là người đồng sáng lập công ty M Squared, cho biết: "Một trong những thách thức từ quan điểm thương mại là đưa công nghệ hồng ngoại vào các thị trường lớn. Công nghệ mới có thể cho phép chụp ảnh hồng ngoại và cảm biến để cải thiện môi trường bằng cách giảm thất thoát khí trong ngành công nghiệp dầu khí".

Các công nghệ kết hợp

Mặc dù hiện đã có các hệ thống thương mại sử dụng hình ảnh để phát hiện khí metan, nhưng chúng rất đắt và không hoạt động tốt trong mọi điều kiện môi trường. Hệ thống hình ảnh mới có thể cung cấp một phương thức ít tốn kém và nhạy để phát hiện khí metan trong nhiều điều kiện khác nhau. Hệ thống kết hợp công nghệ hình ảnh siêu phổ hoạt tính được phát triển bởi công ty M Squared và một máy ảnh đơn pixel do nhóm nghiên cứu của Glasgow phát triển.

Hệ thống tạo ra hình ảnh siêu phổ bằng cách chiếu một chuỗi mô hình ánh sáng hồng ngoại vào hiện trường thông qua sử dụng bước sóng laser được hấp thụ bởi khí metan. Những mô hình này được thiết lập nhờ có một laser và thiết bị nhỏ với hàng trăm nghìn tấm gương di chuyển, được gọi là thiết bị vi gương kỹ thuật số. Hình ảnh hiển thị vị trí metan hấp thụ ánh ánh, được tái tạo bằng cách phát hiện ánh sáng tán xạ từ hiện trường và tính toán so sánh nó với các mô hình dự kiến ban đầu.

Hệ thống hình ảnh khí metan trên thực tế sử dụng ánh sáng chủ động, có nghĩa là nó cung cấp nguồn ánh sáng riêng đi kèm một số ưu điểm so với các hệ thống ánh sáng thụ động được sử dụng trong các máy dò khí hiện có, bao gồm cả các hệ thống phát hiện khí sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ.

TS. Nils Hempler, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Đối với các hệ thống sử dụng ánh sáng thụ động, bóng tối hay mưa sẽ làm cho tín hiệu đi đến hệ thống hình ảnh thay đổi hoặc là không tồn tại. Một nguồn ánh sáng chủ động độc lập với những thay đổi môi trường, bao gồm những thay đổi nhiệt độ hoặc ánh sáng và cung cấp độ tương phản gia tăng và độ nhạy cao hơn".

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một máy ảnh đơn pixel để đo ánh sáng tán xạ từ hiện trường vì các máy ảnh truyền thống với hàng triệu điểm ảnh không có sẵn hoặc quá tốn kém trong các bước sóng hồng ngoại. Máy ảnh đơn pixel là chìa khóa để lập một hệ thống hình ảnh khí metan thương mại chỉ có giá vài nghìn đô la, ít hơn nhiều so với các bộ tạo ảnh phát hiện khí thương mại hiện nay. Vì hệ thống không sử dụng bất kỳ máy quét hoặc chi tiết động nào, nên có thể dễ dàng được biến đổi thành một công cụ cầm tay.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã chứng minh hệ thống của họ có thể chụp ảnh hiện tượng rò rỉ khí metan từ một ống cỡ khoảng 1m bằng máy ảnh có tốc độ chụp hình khoảng 25 khung hình mỗi giây. Nhóm nghiên cứu cũng đã chứng minh được rằng phương pháp mới nhạy với metan ngay cả khi giữa máy ảnh và khí metan có sự xuất hiện của các khí khác.

Di chuyển ra khỏi phòng thí nghiệm

Một trong những bước tiếp theo, đó là nhóm nghiên cứu phải chứng minh thiết lập hình ảnh bên ngoài phòng thí nghiệm kiểm soát để xem diễn biến của nó trong các tình huống thực tế. Các nhà khoa học cũng mong muốn thử áp dụng phương pháp với laser mạnh hơn cho phép chụp ảnh từ khoảng cách dài hơn và tăng độ nhạy của việc phát hiện khí.

Nguồn: http://www.vista.gov.vn