Pesquisadores desenvolveram uma maneira de criar uma imagem 3D de uma nuvem de gás vazada que fornece informações detalhadas sobre o vazamento, como localização, volume e concentração. A nova abordagem de detecção automatizada pode ser usada para fornecer alertas antecipados, avaliar riscos ou determinar a melhor maneira de corrigir o vazamento.
“Com o rápido desenvolvimento da sociedade, agora existem grandes instalações localizadas em todo o mundo onde produtos químicos tóxicos, nocivos, inflamáveis ​​e explosivos estão sendo armazenados”, disse o líder da equipe de pesquisa Liang Xu, do Instituto Anhui de Óptica e Mecânica Fina, Academia Chinesa. de Ciências. “Se houver um vazamento em uma dessas instalações, é importante entender rapidamente sua composição, concentração, localização e distribuição”.

Os pesquisadores descrevem seu novo método em Optics Express . Ele combina informações de dois sistemas remotos de imagem por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) com informações de posicionamento precisas de sensores de GPS e giroscópio para criar uma imagem 3D da nuvem de gás sobreposta a um mapa digital do Google Earth.

"Anteriormente, quando ocorriam vazamentos, a localização e a direção específicas em que o gás estava se movendo não podiam ser determinadas", disse Yunyou Hu, primeiro autor do artigo. "Nosso método para criar uma reconstrução 3D de uma nuvem de gás pode ser usado para encontrar com precisão a latitude e longitude do gás vazado. Essa informação é importante para determinar quem pode estar exposto e para interromper rapidamente o vazamento para que menos gás seja liberado no a atmosfera."

Adicionar uma terceira dimensão

A espectroscopia FTIR é amplamente utilizada na detecção quantitativa remota de poluentes gasosos devido à sua alta sensibilidade, alta resolução e capacidade de realizar medições em tempo real com alcance de detecção de cerca de 5 quilômetros. No entanto, um único sistema de imagem de sensoriamento remoto FTIR fornece apenas informações 2D sobre um vazamento de gás.

Para obter uma imagem 3D, os pesquisadores usaram dois sistemas para obter medições 2D de uma nuvem de gás de diferentes perspectivas. Essas informações foram então registradas espacialmente com informações de localização obtidas por meio de sensores GPS e giroscópio. Colocar os dados em um algoritmo de imagem de tomografia computadorizada chamado técnica de reconstrução algébrica simultânea (SART) produz uma reconstrução 3D da nuvem de gás.

“Cada voxel, ou pixel 3D, na nuvem de gás reconstruída em 3D contém informações 3D sobre a longitude, latitude, concentração e altura do gás em relação ao solo”, disse Hu. "O posicionamento preciso do espaço monitorado usando GPS e sensores de giroscópio foi fundamental para tornar possível a reconstrução quantitativa em 3D de nuvens de gás."

Capturando um vazamento de gás

Os pesquisadores testaram seu método em um experimento de campo ao ar livre no qual usaram dois sistemas de imagem de sensoriamento remoto FTIR para realizar o monitoramento remoto de pequenas quantidades de hexafluoreto de enxofre e metano liberados em dois minutos em um espaço de cerca de 315 metros cúbicos. Eles foram capazes de gerar com sucesso recriações em 3D das nuvens de gás com longitude, latitude, altitude e distribuição de concentração para ambos os gases.

"Para aplicar nossa técnica em um cenário do mundo real, dois ou mais sistemas de imagens FTIR de varredura precisariam ser instalados ao redor da área monitorada para formar uma rede de varredura cruzada", disse Hu. “Nosso método proposto poderia então ser usado para criar uma reconstrução 3D de uma nuvem de gás vazando que poderia, por sua vez, ser usada para encontrar a fonte do vazamento e fornecer informações de alerta antecipado”.

Os pesquisadores agora estão trabalhando para otimizar o método de reconstrução e planejam testar o sistema em ambientes industriais reais. + Explorar mais

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