Дрон с электронным хоботом унюхал запахи в труднодоступных местах

Испанские ученые разработали портативное мобильное устройство для количественного определения неприятных запахов в труднодоступных местах очистных сооружений. Устройство представляет собой дрон с электронным носом и свешивающейся десятиметровой трубкой для забора образцов и позволяет оценить распространение газов в разных точках в режиме реального времени. Статья с результатами испытаний этого устройства опубликована в журнале iScience.

Неприятные запахи от очистных сооружений заводов — частая проблема как для рабочего персонала, так и для людей, которые живут вблизи предприятий. Стандартным методом обнаружения и анализа неприятных запахов является ольфактометрия, использующая человеческое обоняние. Разбавленные образцы газа анализирует человек в лаборатории. Такой метод не всегда удобен, так как на забор образцов воздуха, транспортировку и анализ уходит достаточное количество времени, к тому же такой метод не позволит узнать об утечке запаха в конкретный момент времени.

Другой, более современный метод анализа неприятных запахов — это электронный нос. Он представляет собой химическую измерительную установку из множества сенсоров с чувствительностью к широкому спектру летучих органических соединений и неорганических газов. Преимущество электронного носа в том, что он может непрерывно измерять концентрацию газа на месте. Данный метод уже применяют для постоянного мониторинга запахов в различных промышленных условиях, включая очистные сооружения, свалки и нефтехимические заводы. Однако, если необходимо охарактеризовать распространение запаха на большом участке или на всем предприятии, фиксированного на одном месте электронного носа будет не достаточно. В таком случае необходимы данные из разных точек.

Для количественного определения запахов в разных местах предприятия в режиме реального времени Сантьяго Марко (Santiago Marco) вместе с коллегами из института биоинженерии Каталонии разработал портативный электронный нос и установил его на дрон.

Ученые собрали переносной электронный нос «RHINOS», который состоит из 21 газового сенсора: 16 полупроводниковых датчиков газа, четыре датчика с электрохимическими ячейками и один инфракрасный анализатор. Также внутрь поместили комбинированный датчик температуры, влажности и давления для учета параметров окружающей среды, которые могут влиять на результаты. Такое устройство может распознавать многие пахучие соединения очистных сооружений, такие как сероводород, аммиак, диоксид серы, меркаптаны, амины и другие летучие органические вещества. Все датчики авторы расположили внутри небольшой алюминиевой камеры, в которую воздух поступает с постоянной скоростью с помощью вакуумного микронасоса. Если откажет насос или произойдет утечка газа, об этом сообщит цифровой датчик потока, который непрерывно контролирует количество поступающего газа.

Собранный электронный нос ученые установили на дрон DJI Matrice 600. К входному отверстию носа они присоединили 10-метровую тефлоновую трубку, чтобы потоки воздуха от винтов дрона не влияли на сбор проб. Испытания конструкции ученые проводили в течении шести месяцев на станции очистки сточных вод на юге Испании. Отбор проб проводился вокруг четырех активных источников запаха на трех произвольных высотах, чтобы снизить воздействие потенциально мешающих факторов, таких как температура окружающей среды и ветер. Собранные электронным носом данные передавались на портативный компьютер с антенной. Программное обеспечение компьютера позволяло собирать и визуализировать сигналы электронного носа в режиме реального времени.

Сравнение результатов электронного носа с данными динамической ольфактометрии показало, что 10 из 13 измерений электронного носа совпали с оценками человеческой комиссии. Благодаря мобильности дрона и алгоритму искусственного интеллекта команда также составила карту временной и пространственной концентрации запаха. Авторы отмечают, что для получения более точных результатов необходимо провести эксперименты в течение длительного периода времени и в различных погодных условиях. В будущем команда планирует уменьшить вес электронного носа и разработать стандартизированный процесс для этого метода.

Ранее российские ученые создали электронный нос на основе нейросетей. Они соединили газоанализатор с нейросетями, которые способны запоминать запахи. Это приблизило устройство к органам обоняния живых существ, которые запоминают новые запахи.

Алиса Родина