Як коптери економлять мільйони доларів на зборі проб води

Збір проб води коптерами DJI Matrice 600 Pro і Matrice 300 RTK дає можливість виконувати дослідження ефективніше, безпечніше та зменшує терміни місій на 75%, порівнюючи з традиційними методами.

Для більшості жителів Землі доступ до чистої води — очевидне право. Але навіть у США воно не гарантоване для всіх. Згідно з даними Агентства охорони навколишнього середовища (EPA), з 50 тис. комунальних систем водопостачання США у 2018 році близько 30% показали невідповідність стандартам під час моніторингу. Регулятор поставив амбітну мету — до кінця 2022 року знизити число не відповідних до стандартів систем як мінімум на чверть.

На допомогу владі прийшли безпілотники DJI, які змогли задовольнити потребу в недорогій і продуктивній технології для збору проб води. Її впровадженням зайнялася компанія Reign Maker із Нью-Йорка, що має досвід ефективного моніторингу стічних вод і водосховищ найбільшого міста США з 2014 року.

Очільниця Reign Maker Джессіка Чосід поставила команді інженерів завдання: створити інструмент для більш простого й ефективного збору проб води за допомогою коптерів, здатних забезпечити достатню кількість даних для якісного аналізу. Так з’явилася Nixie — комплексна система збору та аналізу, яка скоротила витрати часу на 75%.

Глобальне значення моніторингу стану води

Забезпечення доступу до чистої води — одна з 17 основних цілей ООН для сталого розвитку. Це непроста мета, адже зараз у світі приблизно третина населення планети (2,6 млрд людей) не має доступу до чистої питної води.

“Експерти пророкують глобальний дефіцит питної води найближчим часом. Нею вже почали торгувати на ф’ючерсному ринку”

— Джессіка Чосід

Для розробки ефективної політики охорони й розподілу водних ресурсів необхідно чітке розуміння складу домішок у водах, відстеження змін і ефективності заходів щодо очищення. З цієї причини експерти з якості води потребують точних даних для прогнозування того, як поверхневі води реагуватимуть на майбутнє зростання населення або потенційні зміни клімату.

“Потреба в зборі проб лише збільшуватиметься найближчим часом, у зв’язку зі зростанням кількості населення, промисловим і житловим будівництвом, а також проблемами, пов’язаними з оборонною сферою”

— додала Чосід

Традиційні методи відбору проб води не витримують критики

До традиційних методів відбору проб води відносять: занурення контейнерів, відер, черпаків до води, а також глибинні насоси та автоматичні пробовідбірники. Проблема в тому, що більшість цих методів прив’язані до одного місця, обмежені близькістю до берега і малою глибиною збору.

Для скрупульозного збору треба дуже багато часу, це складно логістично, бо вимагає доставки човнів до складних місць, а на великих водоймах необхідно зафрахтувати судно з капітаном і командою.

Ще одна складність — залежність від персони збирача. Людські помилки та різні підходи можуть скомпрометувати результати великих досліджень, на які витратили мільйони доларів.

“Хоча багато хто вважає, що аналіз якості води відбувається в лабораторії, насправді він починається на етапі відбору проб. Він дуже важливий, і більшість помилок при аналізі якості води відбувається саме на цьому етапі “

– пояснює Джессіка.

Nixie — система відбору проб води за допомогою безпілотників

Спосіб Nixie найбільше схожий на метод занурення контейнерів для проб. За тим винятком, що замість човнів — коптери зі спеціальним маніпулятором для занурення ємності на глибину до 0,6 м, чого достатньо для подолання поверхневого шару водойми. Система здатна функціонувати при швидкості течії до 5 вузлів (9,26 км/год).

Робочий процес гранично простий: коптер DJI Matrice 600 або Matrice 300 RTK підлітає до оператора, а той вставляє в ємність спеціальну пляшку. Далі БПЛА летить до необхідного сектора, занурює і наповнює ємність. Після повернення оператору залишилося замінити готовий зразок порожнім і спрямувати коптер до наступної точки. Перші тести системи показали скорочення витраченого часу на 75%.

“Департамент охорони довкілля Нью-Йорка збирає близько 30 проб за день командою з трьох осіб, застосовуючи судна, керовані капітанами. Nixie за допомогою коптерів DJI може зібрати 120 проб за одну 7-годинну зміну”

Nixie не лише експоненціально швидша, але і дозволяє впровадити більш систематичні й ефективні процедури, порівнюючи з традиційними методами. Nixie використовує метадані коптерів для реєстрації телеметрії — точного часу і координат місця забору. Завдяки архівному журналу коптер здатний повертатися на колишні точки забору проб для аналізу змін.

Безпілотний збір проб води можна застосовувати відразу ж після критичної події на воді навіть там, куди небезпечно відправляти людей.

Зниження витрат за допомогою безпілотного відбору проб води

Переваги очевидні, але як це виражається в грошовому еквіваленті? Чосід пояснює на прикладі:

“Нью-Йорк збирає 14 000 проб щорічно. У середньому кожна обходиться бюджету більш ніж у 100 доларів. З безпілотником DJI вартість відбору проб води — менше 10 доларів”

По суті, Nixie — це пасивна платформа як для отримання даних, забезпечена відбором проб води за допомогою коптерів DJI, так і аналізу та керування інформацією. Більше число занурень ще істотніше знизить вартість відбору проб для державних установ і водоканалів.

Як екосистема DJI стимулює інновації

Ця концепція, за словами Джессіки, була б неможлива без DJI Payload SDK (Software Development Kit, модуля для застосування стороннього програмного забезпечення), де єдиним обмежувальним фактором є уява розробника:

“Оскільки більшість інновацій в екосистемі коптерів надходить від невеликих, але кмітливих розробників, платформа має бути доступною і легко масштабуватися. Саме це пропонує DJI”

Reign Maker зупинилася на коптерних платформах DJI Matrice 600 і Matrice 300, оскільки ці продукти домінують на ринку. Чосід підкреслює:

“Відкритий SDK від DJI дозволяє безперешкодно інтегрувати корисне навантаження, що дуже важливо для розвитку прогресивних технологій. Невеликі компанії, як наша, потребують відкриту систему для впровадження інновацій у критично важливій галузі водної стійкості”

Стійкість водних ресурсів має вирішальне значення для забезпечення населення світу легким доступом до одного з головних прав людини. Як повідомляє Організація Об’єднаних Націй, без поліпшень у сфері керування водними ресурсами постраждає виробництво продуктів харчування, мільйони людей далі вмиратимуть від хвороб через погану якість води і відбуватимуться подальші втрати біорізноманіття.

Відбір проб води за допомогою коптерів — лише крок на шляху до більш точної оцінки стану води та розуміння причин погіршення її якості, але це, безперечно, крок у правильному напрямі.