先進技術でリークガスを自動3Dトラッキング

July, 7, 2022, Anhui--中国の研究チームは､漏れた(リーク)ガス雲の3D画像を作る方法を開発した｡これは､リークの場所､量､濃度などについて詳細な情報を提供する｡新しい自動検出アプローチを使って､早期警戒を発し､リスクを評価､リーク修理に最善の方法を決めることができる｡

｢社会の急発展により､世界中に毒性､可燃性､爆発性化学物質が貯蔵されている大型施設が存在する｡これらファシリティの一つからリークがあれば､その成分､濃度､位置および分布を迅速に把握することが重要である｣と中国科学院安徽光学精密機械研究所のLiang Xuは指摘している｡

研究チームは､新しい方法をOptics Expressで説明している｡それは､2つの遠隔フーリエ変換分光法(FTIR)イメージングシステムからの情報と､GPSやジャイロスコープセンサからの正確な位置情報を統合して､Google Earthデジタルマップ上にガス雲の3D画像の重ね合わせを作る｡

｢以前は､リークが起こった時､ガスが動く特定の位置と方向は判断できなかった｡ガス雲の3D再構成を作るわれわれの方法を使うと､リークガスの正確な高度や緯度を正確に見つけられる｡この情報は､誰がガスに晒されるかを判定し､素早くリークを止めるために重要である｡大気中へのガスの放出を少なくするためである｣と論文の筆頭著者､Yunyou Huは説明している｡

第3次元の付加
FTIR分光法は､ガス状汚染物質のリモート定量検出で広く使われている｡それが高感度､高分解能であり､約5kmの検出範囲でリアルタイム計測できるからである｡しかし､一台のFTIRリモートセンシングイメージングシステムは､ガスリークについて2D情報しか提供しない｡

3D画像を得るために研究チームは二台のシステムを使って､多様な視点からのガス雲の2D計測を得た｡この情報は､次に､GPSとジャイロスコープセンサを使って得た位置情報で空間的に記録された｡データをCTイメージングアルゴリズム､いわゆる同時代数的再構成法(SART)に入れて､ガス雲の3D再構成を作る｡

｢3D再構成されたガス雲の各ボクセル､つまり3Dピクセルは､ガスの緯度､経度､濃度､地上からの高さについての3D情報を含んでいる｡GPSとジャイロスコープセンサを使ってモニタされた空間の正確な位置は､ガス雲の3D定量的再構成を可能にするためにの決め手だった｣(Hu)

ガスリークを捉える
研究チームは､その方法を屋外環境でテストした｡そこでは､2台のスキャニングFTIRリモートセンシングイメージングシステムを使って､約315立方メートルの空間に2分間放出した少量の六フッ化硫黄とメタンのリモートモニタを行った｡チームは､両方のガスを経度､緯度､高度および濃度分布でガス雲の3D再現生成に成功した｡

｢われわれの技術を実世界シナリオに適用するためには2またはそれ以上のスキャニングFTIRイメージングシステムをモニタするエリアに導入する必要がある｡クロススキャニングネットワークを形成するためである｡提案した方法を使って､リークガス雲の3D再構成を行う､次にリーク源を見つけ､早期警戒情報を提供することができる｣(Hu)｡

研究チームは現在､再構成の最適化に取り組んでおり､実際の産業環境でそのシステムをテストする計画である｡