Георадар на БПЛА

Описание проекта

ООО "ИНТЕРРАСКАН" — ГЕОРАДАР НА БПЛА

Оперативное получение данных о строении геологического массива неразрушающей бесконтактной технологией глубинной высокоразрешающей импульсной электроразведки (ГВИЭР) с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с высоты 30-50 м на больших открытых территориях.

ГВИЭР успешно применяется на всех стадиях геологоразведочных работ. Например, поиск воды и ТПИ, для выявления и оконтуривания: кимберлитовых трубок, перспективных золотоносных россыпей в руслах погребенных долин, рудного золота, сульфидно-магнетитовых руд, марганца в корах выветривания, ураноносных метасоматитов, колчеданно-полиметаллических рудных тел (включая глубокое залегание), редких земель и ванадия в корах выветривания, хрусталеносных кварцевых жил и т.д.

ГВИЭР показала эффективность при решении инженерно-геологических и гидрогеологических задач, в том числе (но не ограничиваясь): в изысканиях при проектировании гидротехнических сооружений, неразрушающем контроле сооружений промышленного и гражданского строительства (плотины, тоннели, насыпи, дамбы и т.д.), выявлении аномальных зон, приводящих к потерям несущей способности грунтов, определении мощности грунтов, границ коренных пород под рыхлыми отложениями, границ оползневых тел, выявлении водоносных горизонтов.

В целом Технология находит свое применение во многих отраслях народного хозяйства связанных с исследованием подповерхностных, скрытых от взгляда деталей и свойств объектов и окружающей среды.

ГВИЭР — применение в геологоразведке и инженерной геологии

Георадарные системы, установленные на БПЛА, представляют собой инновационное средство для проведения георадиолокационных исследований.

Использование БПЛА в сочетании с георадаром открывает широкий спектр возможностей для исследования подповерхностного пространства и решения различных задач в геофизике, геологии, геодезии и других отраслях.

Проект "Георадар на БПЛА" решает целый ряд проблем:

мониторинг больших труднодоступных территорий в Арктической зоне;
экспресс выявление толщины льда с воздуха;
получение данных о геологическом строении побережья вдоль северного широтного пути.

Одним из ключевых преимуществ применения георадара на БПЛА является возможность осуществлять неразрушающий контроль исследуемых объектов и территорий, не требуя прямого контакта с поверхностью земли. Это особенно важно в случаях, когда доступность к месту исследования затруднена или опасна для человека.

ООО "ИНТЕРРАСКАН" удалось сконструировать прибор с использованием доступной микроэлектронной базы, в текущих геополитических условиях, подобрать специализированные, позволяющие работать в низкоомных и слабоконтрастных геологических средах антенны, привлечь алгоритмы глубокого машинного обучения (Deep Machine Learning, DML) (ИИ) для решения задачи дешифрования и интерпретации отраженных электромагнитных (ЭМ) импульсов от границ геологических слоев на большие глубины.

Совместно с ИЗМИРАН разработан и протестирован новый тип антенн для фокусирования направленного ЭМ сигнала. Эта инновационная технология решила проблему классических георадаров на БПЛА — рассеяние большой части мощности ЭМ сигнала на границе раздела сред воздух/земля за счет большой разницы в диэлектрической проницаемости.

Совместно с МФТИ проведены полевые испытания опытного образца георадара на БПЛА с новым видом антенн.

Достигнуты договоренности по совместному использованию научно-технических ресурсов лаборатории диагностики ионосферных процессов ИЗМИРАН, отдела "Фотоники и радиоэлектроники" МФТИ. Подписаны Протоколы о намерениях с НИЦ "Строительство", МТУСИ и ЦНИГРИ.

ООО "ИНТЕРРАСКАН" с момента своего основания выполнило пилотные проекты для крупных корпораций, таких как ПАО "ГМК "Норильский Никель", ПАО "СЕВЕРСТАЛЬ", ПАО "РУСГИДРО", ГК "ЗОЛОТОЙ АКТИВ" и др.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Технологический комплекс АПК "ИНТЕРРАСКАН" для проведения исследований по технологии ГВИЭР состоит из непосредственно приборной части, включающей независимые импульсные передатчики мощностью излучения от 1 МВт и более 100 МВт и приемник с блоком регистрации полученных отраженных сигналов. Размещается аппаратура на антеннах длинной 1–50 м в зависимости от глубины зондирования.

Программная часть основывается на базе ПО собственной разработки и методическая часть на основе проведенных успешных пилотов с крупными Заказчиками. Отличительной особенностью приборов является большой энергетический потенциал, позволяющий работать в средах с высокой проводимостью, например в суглинках или влажной глине, что для других герадаров не представляется возможным из-за их малого энергетического потенциала.

Независимая конструкция передатчика и приемника позволяют производить "зондирование" (построение годографа), когда точки приема и передачи разносятся в пространстве. Этот метод является основным для определения истинной глубины слоя или объекта, а также скорости распространения импульса, т.е. измерения параметров самой среды.

Съемные антенны приемника и передатчика можно оперативно менять, изменяя тем самым диапазон рабочих частот радара, что чаще всего необходимо по условиям конкретной задачи.

Достижение значительных глубин зондирования возможно посредством понижения частоты зондирующего сигнала. Затухание, которое претерпевает зондирующий сигнал, частотно зависимо, чем ниже частота, тем меньше затухание.

Мощный импульсный сигнал, фокусируется через направленные антенны нового типа.

Для автоматизации интерпретации данных применяются методы машинного обучения.

КОНКУРЕНТНЫЙ АНАЛИЗ

Ледомер на БПЛА (НПЦ ГЕОТЕХ, РФ)

Частота — 400 МГц
Высота — 1–1.5 м
Глубина зондирования — до 1.5 м (На базе ОКО-3 до 3 м при контакте антенн с поверхностью)
Толщина льда: 0.2–8 м — пресный; 0.2–1.5 м — морской

Георадар Zond-12e на БПЛА (RADAR SYSTEMS, импорт)

Частота — 200/500 МГц
Высота — 0,6–1 м
Глубина зондирования — до 5 м (На базе Zond-12e 500А до 10 м при контакте антенн с поверхностью)
Толщина льда — до 8 м

Radarteam Cobra Plug-In SE-150 на БПЛА M600 PRO (RADARTEAM, импорт)

Частота — 124 МГц
Высота — до 7 м
Глубина зондирования — до 12 м
Толщина льда — 8 м
Большой вес 14.5 кг — малая автономность

ТЕКУЩИЙ СТАТУС И ПЛАНЫ

Предстоящий НИОКР: доработка оптимальной конфигурации антенного комплекса для зондирования поверхности с высоты не менее 30 м на глубины зондирования не менее 20 м
Доработка аппаратно-программного комплекса (АПК) на БПЛА
Проведение опытно-промышленных испытаний (ОПИ), пилотов для крупных корпораций
Работа над алгоритмами Deep ML совместно с МФТИ
Работа над ПО для цифровизации начальной геологической информации грунтов площадки под объектами, цифровой модели местности, интеграции с существующими ПО геотехнического мониторинга и расчетов оснований и фундаментов на многолетнемерзлых породах (ММП)
Работа над внесением изменений в нормативно-технические документы для расширения применения технологии в инженерной геофизике
Продолжение работы с крупными корпорациями по системному применению Услуг на промышленных объектах: ПАО «РУСГИДРО», ПАО ГМК «Норникель» и др.
Работа над экспортом Услуги за рубеж

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Технология георадарного зондирования включена в следующие нормативные документы:

СП 11-105-97 для инженерных изысканий в строительстве
СП 446.1325800.2019 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Общие правила производства работ"
СП 116.13330.2012 "Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов"
СП 305.1325800.2017 "Здания и сооружения. Правила проведения геотехнического мониторинга при строительстве"
СП 489.1325800.2020 "Аэродромы. Геотехнический мониторинг при эксплуатации"

Перечисленные своды правил входят в перечень "добровольных" стандартов для соблюдения требований № 384–ФЗ "О безопасности зданий и сооружений".

ВЫЗОВЫ

Доработка антенного комплекса с оптимальной конфигурацией и создание опытно-промышленного образца. Также необходима разработка специализированного БПЛА под конструкцию георадарного АПК;
Создание нормативной документации для применения ГВИЭР при поиске и оценке запасов месторождений твердых полезных ископаемых (ТПИ) на перспективных участках;
Адаптация и разработка методики и технологии интерпретации результатов георадарной съемки с использованием облачных технологий, алгоритмов машинного обучения для автоматизированного формирования разреза с выявленными аномальными зонами и включениями;
Унификация рынка цифровой 3D инженерной геологии и геомониторинга — адаптация/разработка ПО для создания по результатам георадарной съемки первичной цифровой геологической информационной модели объекта (3D грунтовый массив с привязкой по GPS, аномальные зоны и включения, данные о грунтовых водах) для дальнейшей оптимизации инженерно-геологических изысканий, дополнения характеристик грунтов, необходимых для геотехнических расчетов подземной части объекта и геомониторинга для целей развития ТИМ (технологий информационного моделирования) зданий и сооружений на всех этапах жизненного цикла;
Разработать системно-методические требования неразрушающего контроля к исследованиям и геомониторингу состояния промышленных объектов на ММП, в особенности для опасных промышленных объектов (ОПО) различной категории, с использованием геологической информационной модели в целях экологического мониторинга и диагностики ОПО

ЦЕЛЬ УЧАСТИЯ В ПРОГРАММАХ НТИ

Выход на лиц, принимающих решения, в предприятиях, находящихся в зоне ММП для проведения ОПИ;
Валидация сформулированных вызовов, поиск и формирование команды для масштабирования проекта и внедрения цифровой части АПК в существующие программные комплексы ТИМ
Запрос на изменение в НПА:
1. Внести изменения в технические требования Градостроительного Кодекса РФ (ФЗ-190) по обязательной сетке буровых скважин для определения геологической подосновы строительной площадки — георадарный профиль дает непрерывную и объективную качественную картину подповерхностных грунтов при площадной съемке с использованием реперных скважин (Минстрой);
2. Для целей гражданской и промышленной безопасности объектов, предупреждения аварий и ЧС, предлагается внести изменения в технологические стандарты (ФЗ-384, СП 446.1325800.2019; СП 116.13330.2012; СП 305.1325800.2017; СП 489.1325800.2020; ГОСТ 32868-2014; ГОСТ 33179-2014; ГОСТ 32836-2014) с требованием обязательных, регулярных и системных георадарных исследований для геомониторинга состояния оснований и фундаментов зданий и сооружений, включая инфраструктурные объекты на ММП (Минстрой, Ростехнадзор);
3. В целях экологического геомониторинга неразрушающим контролем состояния грунтов и грунтовых вод, предлагается внести изменения в технологические стандарты с требованием обязательных, регулярных и системных георадарных исследований для геомониторинга фундаментов и оснований нефтехранилищ, нефтебаз, технологических отстойников, хвостохранилищ, гидротехнических сооружений на предмет подповерхностных утечек и загрязнений грунтовых вод в дополнение к существующим методам неразрушающего контроля (Минстрой, Ростехнадзор, Росприроднадзор)
4. В целях ускоренного и бережного освоения Арктической зоны России, неразрушающего экологического геомониторинга состояния мерзлоты на инженерных глубинах, предлагается внести изменения, положения в гос. программу развития Арктики и в технологические стандарты с требованием обязательных, регулярных и системных георадарных исследований мерзлоты при всех типах нового строительства, освоения новых месторождений, поиска ТПИ и т.д., (https://arctic-russia.ru/about/), в дополнение к существующим методам неразрушающего контроля (Минвостокразвития, Арктический Экономический Совет, Ростехнадзор, Росприроднадзор)

#инвестиционно_привлекательный

https://interrascan.ru/