Как беспилотники DJI помогают контролировать работу мусорных полигонов

С появлением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) многие отрасли экономики получили возможность осуществлять детальный мониторинг состояния подконтрольных объектов. 

Сегодня дроны активно используются в геодезических изысканиях и картографировании, при инспектировании ЛЭП, нефте- и газопроводов, инвентаризации водных, лесных и сельскохозяйственных угодий, наблюдении за ходом строительных работ и обследовании объектов ЖКХ. Применение БПЛА позволяет провести подробный анализ экологического состояния окружающей среды: измерить радиационный фон, определить содержание и источник вредных примесей в воздухе, обнаружить очаг торфяного пожара, утечку топлива и несанкционированную свалку.

Контролирование полигонов ТБО с помощью беспилотников

Мониторинг полигонов твердых бытовых отходов с помощью дронов — эффективный способ получить максимально полную и корректную информацию о состоянии сооружения и граничащих территорий. Большая часть российских полигонов ТБО была построена около 50 лет назад, однако современные правила утилизации мусора существенно отличаются от советских стандартов. 

Аэрофотосъемка мусорного полигона с помощью беспилотного комплекса Matrice 300 RTK + Zenmuse P1.

Полный перечень требований к организации и эксплуатации этих объектов изложен в действующем ГОСТ Р 56598-2015. Одно из важнейших условий — пристальный контроль за состоянием полигонов в целях оперативного предотвращения загрязнения био- и атмосферы (в частности, метаном и парниковыми газами).  

Исследование мусорных полигонов с помощью БПЛА — давно распространенная практика за рубежом. Сотрудники, ответственные за правильное функционирование полигонов ТБО, быстро приобретают навыки управления дронами и осваивают программное обеспечение для обработки полученных данных. Ежедневный мониторинг мест захоронения отходов дает возможность отследить динамические изменения объема и компонентного состава ТБО, определить степень деградации прилежащих почв, изучить химический состав грунтовых вод и многое другое. На основе полученных данных специалисты выявляют текущие проблемы, потенциальные опасности и составляют план мероприятий по их устранению.

Варианты применения БПЛА при мониторинге полигонов ТБО

Аэрофотосъемка

Наличие дронов позволяет получить качественные снимки высокого разрешения без лишних затрат и привлечения персонала. Фотографии, обработанные с помощью фотограмметрического ПО, используются при создании ортофотопланов (план местности, где земная поверхность и строения изображены с привязкой к системе координат), карт рельефа и 3D-моделей объектов. Это необходимо для точного расчета параметров массы отходов. 

Аэрофотосъемка – удобный способ проверить целостность ограждений и элементов инженерной защиты полигона (дамбы, обваловки, ливнеотводные каналы). Можно выяснить, насколько эффективно работают сооружения для защиты подземных вод от проникновения инфильтрата, произвести осмотр контрольно-пропускных пунктов, выявить просадки массива отходов. 

Высокозагрязненные сточные воды полигонов ТБО содержат трудноокисляемую органику и неорганические соединения в количествах, в сотни раз превышающих ПДК. Для предотвращения попадания токсических веществ в почву и грунтовые воды в нижней части полигона возводят горизонтальные дренажные системы (сеть труб, отводящих жидкость в коллектор, затем в контрольно-регулирующий пруд и на станцию очистки). По аэрофотоснимкам легко установить места засоров в дренажных каналах, выявить утечки, отследить изменения уровня вод в водосборниках и оценить степень их загрязненности.

Одно из лучших решений для проведения съемки ТБО — беспилотный комплекс DJI Matrice 300 RTK с полезной нагрузкой — фотограмметрической камерой Zenmuse P1.

 DJI Matrice 300 RTK с камерой Zenmuse P1.

Расчет вместимости свалки и управление ячейками 

С помощью БПЛА владелец полигона может получить точную информацию о геометрических характеристиках массива отходов, обнаружить участки границы зоны складирования, выявить расхождения между проектными данными и фактическим положением дел. Дроны позволяют оценить уровень заполнения полигона ТБО, степень уплотнения складируемого мусора и вычислить объем недоиспользованной вместимости. 

Беспилотники предоставляют возможность вести оперативное наблюдение за динамикой уплотнения мусора, контролировать высоту наполнения ячеек (отсеков для хранения отходов площадью от 2 до 20 гектаров). 3D-модели, построенные на основе данных воздушного лазерного сканирования, используются для визуальной оценки степени загрузки полигона и определения потенциала переполнения отдельных ячеек.

Облако точек по итогам воздушного лазерного сканирования мусорного полигона в разных спектрах отображения.

Для воздушного лазерного сканирования  применяется DJI Matrice 300 RTK + лидар Zenmuse L1.

DJI Matrice 300 RTK с лидаром Zenmuse L1.

Контроль выбросов метана на мусорных полигонах 

Мусор на полигонах ТБО — основной антропогенный источник метана («болотного газа»). При концентрации от 4,4 до 14 процентов метан образует взрывоопасную смесь с воздухом. Ученые подсчитали, что именно с полигонов ТБО и свалок в атмосферу поступает более 15% этого парникового газа. Помимо метана, вследствие разложения органических отходов синтезируются углекислый газ, азот и сероводород. 

Беспилотники позволяют дистанционно вести мониторинг выделения свалочных газов, ежедневно брать пробы воздуха на содержание метана, обнаруживать локации с наиболее высоким уровнем газов. Специальное оборудование, установленное на дронах — тепловизионные камеры (такие как камера Zenmuse H20) и газоанализаторы — используется для измерения температуры в местах аккумуляции газов и сбора детальных географически точных данных. Огромное преимущество дронов — отсутствие необходимости задействовать человека в исследовании потенциально опасных участков полигона ТБО. 

Карты распределения газов и частиц в виде облака точек, полученные в результате облета с беспилотным комплексом DJI Matrice 300 RTK + газоанализатор Sniffer 4D.

Картографирование мусорных полигонов 

Чтобы разработать грамотный проект строительства полигона ТБО, нужно учесть пригодность земельного участка для этой задачи: особенности рельефа, тип грунта, глубину залегания подземных вод и т.д. Вычислить оптимальную площадь, составить грамотный план размещения инженерных конструкций на полигоне, разработать меры предотвращения рисков загрязнения биосферы токсичными соединениями — все стало значительно проще с внедрением БПЛА. Картографирование с помощью дронов — эффективный и экономичный способ получения подробной информации о местности, где располагается предприятие по утилизации бытовых отходов.

Выводы

Появление беспилотных летательных аппаратов кардинально изменило подход к мониторингу полигонов ТБО. Высокая скорость поступления данных, предельная точность собранных сведений, возможность получения информации дистанционно, без привлечения сотрудников ответственной организации и сторонних специалистов сделали процесс контролирования полигонов экономически выгодными и максимально продуктивными. Владелец компании в любой момент готов доказать, что полигон отвечает всем требованиям безопасности, на объекте выполняются природоохранные мероприятия, работа ведется в соответствии с действующими законами.