Энергетическая отрасль

Спутниковые продукты для дистанционного зондирования позволяют получать изображения в различных спектральных диапазонах, если речь идет об оптической съемке, и в различных поляризациях для материалов съемки с радарных спутников. Агрегируя большие данные и применяя рабочие процессы машинного обучения, эти потоки данных можно визуализировать в геоинформационных системах (ГИС) , что позволяет улучшить ситуационную осведомленность и поддержку принятия решений.

Например, оптические спутниковые изображения высокого разрешения могут быть важным инструментом для мониторинга критически важной инфраструктуры, такой как нефтепроводы, поскольку они предоставляют повторяющуюся информацию как в локальном, так и в глобальном масштабе. Комбинируя источники данных с искусственным интеллектом и машинным обучением, можно получать дополнительную информацию автономно и быстрее. Достижения в этих технологиях становятся все более доступными для большинства пользователей, что делает использование дистанционного зондирования надежным и прибыльным.

Можно обозначить наиболее востребованные решения отрасли Энергетики через ДЗЗ решения:

• Планирование, управление и мониторинг инфраструктурой Энергетики из космоса, через спутниковую съемку ДЗЗ.
• Геопространственная аналитика на основе ПО ДЗЗ-ГИС для стратегического управления активами и рисками.
• Мониторинг структурной целостности активов, таких как башни, столбы, ветряные и солнечные электростанции.
• Мониторинг оседания земли вокруг энергетической инфраструктуры, такой как трубопровод, ЛЭП, трансформаторы и заводы.
• Управление состоянием активов: повреждения, деградация, коррозия и т.д. Лидеры отрасли постоянно ищут новые и инновационные методы мониторинга полосы отчуждения трубопровода. Достижения в области спутниковых изображений и искусственного интеллекта позволяют управляющим активами контролировать целые участки, например, трубопроводов со своего рабочего места.
• Управление операционным риском.
• Мониторинг объектов и обнаружение стихийных бедствий, таких как наводнения, пожары, землетрясения и оседание грунта. ПО управления рисками, обеспечивающие понимание и поддержку принятия решений на основе геопространственной аналитики. Дистанционное зондирование трубопроводов и электрических коридоров, протянувшихся через обширные пространства земли, солнечных ферм размером с город и цепочками поставок, которые требуют постоянно растущей безопасности, стало одним из крупнейших инструментов в арсенале энергетических компаний.
• Измерение запасов нефти. Возможно, единственный товар более ценный, чем нефть, — это надежные данные о рынках нефти. Спутниковые снимки можно использовать не только для картирования, мониторинга и отслеживания деятельности на производственных объектах, но и для измерения фактических запасов с невероятной степенью точности.

Рисунок 3. Подсчет объемов запасов нефти с помощью данных ДЗЗ

• Кризисное управление перебоями в энергоснабжении. Потребление электроэнергии на местном уровне имеет решающее значение для планировщиков коммунальных предприятий при управлении электрической сетью и инвестировании в нее на основе ГИС с фоновой основой ДЗЗ. Посягательство на растительность — одна из основных логистических проблем, с которыми сталкиваются поставщики коммунальных услуг, — приводит к серьезным перебоям в подаче электроэнергии и затрудняет техническое обслуживание и аварийный ремонт.

Рисунок 4. Мониторинг перебоев энергоснабжения с использованием данных ДЗЗ

• Планирование новой энергетической инфраструктуры.
• Экологическая оценка эксплуатации инфраструктуры Энергетики.
• Географические информационные системы и методы дистанционного зондирования представляют большой интерес для области возобновляемой энергетики. Оценка и мониторинг потенциала возобновляемых источников энергии имеет решающее значение для планирования их высокого проникновения в энергетические системах. Картирование и оценка потенциала. Для этой цели используется несколько различных инструментов измерения, таких как натурные измерения (чашечные анемометры и буи), инструменты ДЗЗ на месте (например, LIDAR и SODAR), спутниковые изображения и данные повторного анализа.
• Высокоавтоматизированные подходы с использованием детальных спутниковых изображений включают:
• Выявление подходящих объектов инфраструктуры Энергетики на основе актуальных карт землепользования.

Рисунок 6. Линейные объекты энергетической инфраструктуры.

• Анализ ветровой нагрузки для проектируемых ветряных электростанций.
• Оценка тени и солнечного света для солнечных ферм.
• Расчеты общей площади крыши, доступной для солнечных батарей.
• Инструменты городской энергетики.

Преимущества использования дзз

• Технология ДЗЗ может и имеет определенные преимущества по сравнению с проведением полевых работ:
• уменьшает потребность в проверках специалистами, независимый анализ и фактурные данные;
• позволяет осуществлять более экономичный мониторинг активов Энергетики чем работа в полевых условиях;
• обеспечивает расширенную поддержку принятия решений и управление.
• Благодаря компетентным усилиям по управлению кризисом, можно осуществлять мониторинг ситуации почти в реальном времени с помощью спутниковых изображений.
• Стереоизображения (3D модели), например, позволяют энергетикам отображать высоту, плотность и тип растений в коридорах линий электропередач (ЛЭП) со значительной экономией средств по сравнению с инспекциями с воздуха и на месте.
• Спутниковые снимки сверх высокого разрешения легко интегрируются в специализированное картографическое и расширенное программное обеспечение для обнаружения, поэтому пользователи могут отслеживать изменения в деятельности и структурах вблизи коридоров трубопровода. Уровень детализации спутниковых изображений с разрешением 30 см позволяет пользователю выявлять и отслеживать потенциальные опасности, такие как тяжелая строительная техника. Это может помочь эффективно использовать персонал и ресурсы при гораздо меньших затратах, чем инспекции с воздуха и на местах.
• Традиционные методы выбора и планирования участков с использованием карт ручного осмотра и аэрофотосъемки не могут угнаться за спутниковым ДЗЗ.
• Комбинация различных методов ДЗЗ является более эффективным для решения поставленной задачи, чем полевое решение на больших просторах энергетики.
• Мониторинг как обширных территорий, так и конкретных мест в режиме, близком к реальному времени, в методологии ДЗЗ стал критически важным для анализа рынков энергетики в целом и реагирования на потенциально опасные события.

Примеры применения

Сейсмическое микрорайонирование в рамках этапа Технико-экономическое обоснование для строительства гидроэлектростанции.

Задача: обработка радиолокационных космических снимков с целью проведения работ по сейсмическому микрорайонировании в рамках этапа по обоснованию инвестиций в строительство объекта гидроэнергетики.

Решение: проведенный анализ проектируемых и строящихся гидроэлектростанции в мире показал высокую степень использования данных радарной интерферометрии для проведения различных оценочных работ. Параметры орбиты, расположение сцен, направления витков съемки, углы наклона снимков однозначно указывают на то, что данная съемка заказывалась специально для интерферометрической обработки и получения различной информации о поверхности Земли и изменениях на местности при проектировании и в процессе строительства гидроэлектростанций. В ходе проведенных работ в границах области интереса были выявлены линеаменты и разрывные нарушения. Было проанализировано 48 пригодных для использования радиолокационных снимков (за последние 5 лет) со спутника Sentinel-1, полученных с одной и той же орбиты. При обработке данных был использован метод постоянных отражателей (Persistent Scatterers или PS), так как данный метод характеризуется максимально возможной точностью оценки смещений.

Результат: по результатам интерферометрической обработки радиолокационных данных со спутников Sentinel-1 были построены итоговые карты среднегодовых скоростей смещений земной поверхности в масштабе 1:25000.

Рисунок 7. Карта среднегодовых скоростей смещений земной поверхности

Также была проведена оценка динамики склонов процессов, в которой использовались данные карт смещений земной поверхности.

Рисунок 8. Пространственное распределение постоянных отражателей
относительно углов наклонов склонов

Мониторинг нефтегазопроводов с применением беспилотных летательных аппаратов и снимков с космических спутников.

Задача: мониторинг состояния и контроль функционирования нефтепроводов, выявление потенциально опасных ситуаций.

Решение: в современном мире все чаще в новостях можно услышать об очередном разливе нефти, об аварии на магистральных нефтепроводах. Огромнейший ущерб экологии наносится в следствии крупных аварий, причины которых различны: коррозионные повреждения труб, их дефекты, нарушения правил эксплуатации и др. Решение такой проблемы должно быть комплексным и включать в себя организацию полного технологического цикла проведения такого мониторинга. Лучшим вариантом является проведение полетов с помощью БПЛА + применением космических снимков. Это позволит обнаружить незаконную деятельность в границах охранной зоны с целью обеспечения полноценного и безопасного функционирования магистральных трубопроводов, оперативно и своевременно выявить нарушения в работе трубопроводов и сформировать статистически отсчет о характере и частоте нарушений в целях предотвращения рисков и нарушений.

Результат: интегрированное решение по применению снимков с космических спутников ДЗЗ + беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) обеспечило получение актуальной и объективной информации о состоянии инфраструктуры, уменьшению аварийных ситуаций на производстве, сокращению затрат на внеплановые ремонты и устранению последствий аварий и снижению экологического ущерба.

Рисунок 9 Мониторинг с помощью БПЛА магистральных нефтепроводов и примеры нарушений

Обследование ЛЭП и энергетической инфраструктуры с помощью космическхи снимков и беспилотных летательных аппаратов.

Задача: мониторинг состояния электростанций, ЛЭП, теплотрасс и других объектов энергетической инфраструктуры.

Решение: Обследование инженерных сетей с помощью космических снимков и с нмков с БПЛА — самый эффективный и экономически выгодный способ получения информации о состоянии объектов интереса. На сегодняшний день применение БПЛА в мониторинге энергетического оборудования позволяет осматривать его без отключения, что, в свою очередь, снижает временные и денежные затраты на поиск неисправностей. На основе материалов аэрофотосъемки с помощью специального программного обеспечения создаются актуальные точные ортофотопланы, цифровые модели местности и 3D-модели. По этим материалам можно определять плановые координаты и высоты опор ЛЭП над уровнем моря, а также составлять топографические и тематические карты. Такие материалы необходимы при проектировании новых маршрутов ЛЭП и теплотрасс, реконструкции и строительстве объектов, определения наиболее пригодных подъездных путей. Космическая съемка обеспечивает мониторинг древесно-кустарниковой растительности в охранных зонах, позволяет своевременно обнаружить развитие оползней, просадок грунта, и др.