Сбор проб воды коптерами DJI Matrice 600 Pro и Matrice 300 RTK дает возможность выполнять исследования более эффективно, безопасно и позволяет уменьшить сроки миссий на 75% по сравнению с традиционными методами.
Для большинства жителей Земли доступ к чистой воде — само собой разумеющееся іправо. Но даже в США оно не гарантировано для всех. Согласно данным Агентства по охране окружающей среды (EPA), из 50 тыс. коммунальных систем водоснабжения США в 2018 году около 30% показали несоответствие стандартам при мониторинге. Регулятор поставил амбициозную цель — до конца 2022 года снизить число несоответствующих нормативам систем как минимум на четверть.
На помощь властям пришли беспилотники DJI и смогли удовлетворить потребность в недорогой и производительной технологии для сбора проб воды. Ее внедрением занялась компания Reign Maker из Нью-Йорка, обладающая опытом эффективного мониторинга сточных вод и водохранилищ самого большого города США с 2014 года.
Глава Reign Maker Джессика Чосид поставила команде инженеров задачу: создать инструмент для более простого и эффективного сбора проб воды при помощи коптеров. Так появилась Nixie — комплексная система сбора и анализа, которая сократила затраты времени на 75%.
Глобальное значение мониторинга состояния воды
Обеспечение доступа к чистой воде — одна из 17 основополагающих целей ООН для устойчивого развития. Это непростая цель, ведь теперь в мире примерно треть населения планеты (2,6 млрд человек) не может пить чистую воду.
"Эксперты предсказывают глобальную нехватку питьевой воды в ближайшее время. Ею уже начали торговать на фьючерсном рынке"
- Джессика Чосид
Для разработки эффективной политики охраны и распределения водных ресурсов необходимо четкое понимание состава примесей в водах, отслеживание изменений и эффективности мер по очищению. По этой причине эксперты по качеству воды нуждаются в точных данных для прогнозирования того, как поверхностные воды будут реагировать на будущий рост населения или потенциальные изменения климата.
“Потребность в сборе проб будет лишь расти в ближайшем будущем, в связи с ростом количества населения, промышленным/жилищным строительством и проблемами, связанными с оборонной сферой”
- добавила Чосид
Традиционные методы отбора проб воды не выдерживают критики
К традиционным методам отбора проб воды относятся: погружение контейнеров, ведер, черпаков в воду, а также погружные насосы и автоматические пробоотборники. Проблема в том, что большинство этих методов привязаны к одной точке, ограничены близостью к берегу и малой глубиной сбора.
Для скрупулезного сбора нужно очень много времени, это сложно логистически поскольку требует доставки лодок на места, а на больших водоемах необходимо зафрахтовать судно с капитаном и командой.
Еще одна сложность — зависимость от персоны сборщика. Человеческие ошибки и разность подходов могут скомпрометировать результаты больших исследований, на которые потратили миллионы долларов.
“Хотя многие считают, что анализ качества воды происходит в лаборатории, на самом деле он начинается на этапе отбора проб. Он очень важен, и большинство ошибок при анализе качества воды происходит именно на этом этапе”
- объясняет Джессика.
Nixie — система отбора проб воды с помощью беспилотников
Способ Nixie больше всего похож на метод погружения контейнеров для проб. С тем исключением, что вместо лодок — коптеры со специальным манипулятором для погружения емкости на глубину до 0,6 м, чего достаточно для преодоления поверхностного слоя водоема. Система способна функционировать при скорости течения до 5 узлов (9,26 км/ч).
Рабочий процесс предельно прост: коптер DJI Matrice 600 или Matrice 300 RTK подлетает к оператору, а тот вставляет в емкость специальную бутылку для забора пробы воды. Далее БПЛА летит к необходимому сектору, погружает и наполняет емкость. По возвращении оператору осталось заменить готовый образец пустым и направить коптер к следующей точке. Первые тесты системы показали сокращение затраченного времени на 75%.
"Департамент охраны окружающей среды Нью-Йорка собирает около 30 проб в день с командой из трех человек на суднах, управляемых капитанами. Nixie при помощи коптеров DJI может собрать 120 проб за одну 7-часовую смену"
Nixie не только экспоненциально быстрее, но и позволяет внедрить более систематические и эффективные процедуры по сравнению с традиционными методами отбора проб воды. Nixie использует метаданные коптеров для регистрации телеметрии — точного времени и координат места забора. Благодаря архивному журналу коптер способен возвращаться на прошлые точки забора проб для анализа изменений.
Беспилотный сбор проб воды можно применять сразу же после критического события на воде даже там, куда опасно посылать людей.
Снижение затрат с помощью беспилотного отбора проб воды
Преимущества очевидны, но как это выражается в денежном эквиваленте? Чосид объясняет на примере:
"Нью-Йорк собирает 14 000 проб ежегодно. В среднем каждая обходится бюджету более чем в 100 долларов. С беспилотником DJI стоимость отбора проб воды — менее 10 долларов"
По сути, Nixie — это пассивная платформа как для получения данных, обеспеченная отбором проб воды с помощью коптеров DJI, так и анализа/управления информацией. Большее число погружений еще существеннее снизит стоимость отбора проб для государственных учреждений и водоканалов.
Как экосистема DJI стимулирует инновации
Эта концепция, по словам Джессики, была бы невозможна без DJI Payload SDK (Software Development Kit, модуля для применения стороннего программного обеспечения), где единственный ограничивающий фактор — воображение разработчика:
"Поскольку большинство инноваций в экосистеме копетров исходит от небольших, но проворных разработчиков, платформа должна быть доступной и легко масштабируемой. Именно это и предлагает DJI”
Reign Maker остановилась на коптерных платформах DJI Matrice 600 и Matrice 300, поскольку эти продукты доминируют на рынке. Чосид подчеркивает:
"Открытый SDK от DJI позволяет беспрепятственно интегрировать полезную нагрузку, что очень важно для развития прогрессивных технологий. Небольшие компании, как наша, нуждаются в открытой системе, чтобы продолжать внедрять инновации в критически важной области водной устойчивости"
Устойчивость водных ресурсов имеет решающее значение для обеспечения населения мира легким доступом к одному из главных прав человека. Как сообщает Организация Объединенных Наций, без улучшений в сфере управления водными ресурсами пострадает производство продуктов питания, миллионы людей продолжат умирать от болезней из-за плохого качества воды, будут происходить дальнейшие потери биоразнообразия.
Отбор проб воды с помощью коптеров — лишь шаг на пути к более точной оценке состояния воды и понимания причин ухудшения ее качества, но это, определенно, шаг в правильном направлении.
