Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина в тесном сотрудничестве с Институтом проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН реализовали масштабный научный прорыв, который способен перевернуть подход к экспресс-оценке качества природного газа. Впервые в отечественной практике для этих целей была задействована нейросетевая модель, позволяющая определять параметры природного газа за считаные секунды. Ранее проведение аналогичного анализа занимало от 20 до 40 минут и требовало сложной газовой хроматографии.
Технология, ускоряющая будущее: новые перспективы анализа газа
Современная нейросеть, разработанная специалистами ведущих научных коллективов России, прошла комплексные испытания на реальных производственных площадках. Результаты превзошли все ожидания — высокая точность анализа удовлетворяет строгим требованиям, необходимым для коммерческого учёта газа. Теперь мониторинг качества транспортируемого и поставляемого газа выходит на совершенно иной, инновационный уровень. Благодаря внедряемым технологиям удастся своевременно обнаруживать критические отклонения в составе топлива и мгновенно реагировать на возможные нештатные или аварийные ситуации.
Высокий интерес и практическая значимость разработки обусловлены стратегической ролью газотранспортной системы для энергетики страны. Улучшение качества контроля означает усиление надёжности и безопасности газоснабжения, что напрямую сказывается на стабильности всего сектора экономики.
Уникальная интеллектуальная система: нейросеть и виртуальный двойник природного газа
В рамках проекта была создана особая нейросетевая архитектура, обученная на необычайно широком массиве данных — более миллиона различных газовых смесей. Значительную роль в успехе сыграло внедрение концепции псевдогаза — так называемого виртуального двойника природного газа, который математически моделирует многообразие возможных комбинаций его состава. Это позволило существенно сократить количество измеряемых параметров и выделить ключевые физико-химические характеристики: скорость звука в газе, теплопроводность, концентрацию CO2 и другие базовые показатели.
Экспресс-оценка качества проходит следующим образом: компактный измерительный модуль считывает данные, мгновенно передавая их на вычислительный блок с внедрённой нейросетевой моделью. В результате все необходимые параметры определяются в автоматическом режиме и оперативно используются для мониторинга. Таким образом, время получения полной картины о состоянии газа сокращается с десятков минут до пары секунд, а достоверность анализа остаётся на высочайшем уровне.
Для сравнения: традиционные аналитические процедуры с применением хроматографов требуют учёта десятков отдельных компонентов и являются дорогими — стоимость одного такого прибора может достигать десятков миллионов рублей. Помимо высокой стоимости важным недостатком является и громоздкость газовых хроматографов, их медлительность и необходимость частого обслуживания, что затрудняет эксплуатацию на объектах с необходимостью мгновенного контроля.
Комплексная защита точности и надёжности
Специалисты предусмотрели многоступенчатую систему проверки корректности данных, выдаваемых нейросетью. Благодаря специальной процедуре анализа на каждом этапе повышается достоверность и исключаются ошибки интерпретации исходного сигнала. Кроме того, в ходе исследований был апробирован инновационный компактный измерительный модуль. Его можно устанавливать не только на крупных газораспределительных объектах, но и в местах коммерческого учёта, а также на участках сетью трубопроводов различного назначения.
Последние годы показали, что абсолютное большинство (около 99%) газовых анализов в мире проводится именно традиционными, уже устаревающими методами. Прорыв в области внедрения искусственного интеллекта и нейросетевых алгоритмов открывает путь к совершенно новому стандарту информативности и доступности. Постоянный цифровой мониторинг позволит операторам вовремя реагировать на изменения состава газа, исключая риски для промышленности и бытовых потребителей.
Гибкость внедряемой технологии для разных нужд
Разработанная научным коллективом инновационная система может быть адаптирована для решения широкого спектра задач. Эффективный экспресс-анализ может применяться не только в стандартных трубопроводах, но и при контроле качества природного газа промышленного назначения, анализе СПГ (сжиженного природного газа), мониторинге биогаза, а также в процессе освоения месторождений с применением гидроразрыва пласта. Высокая вариативность применения делает технологию востребованной как в крупных промышленных, так и в перспективных малых энергетических проектах.
Газотранспортная система России: цифровизация и интеллектуализация отрасли
Общая длина газотранспортных сетей России превышает 180 тысяч километров, что делает её крупнейшей в мире. Основу составляет Единая система газоснабжения (ЕСГ) — уникальный единый комплекс добычи, переработки, хранения, транспортировки и распределения газа на территории европейской части страны и Западной Сибири.
Качество топлива напрямую влияет на эффективность, безопасность и экономическую целесообразность поставок на все уровни — от электростанций и промышленных предприятий до обычных бытовых потребителей. Во множестве месторождений и даже внутри отдельных магистралей состав газа меняется, что существенно затрудняет учёт, ценообразование и техническое обслуживание оборудования. Современные вызовы требуют новых подходов, ведь от оперативной точности зависят экологичность работы, энергобезопасность и ресурсосбережение.
Именно поэтому решения, базирующиеся на искусственном интеллекте, играют ведущую роль в переходе от устаревающих подходов к цифровым технологиям. Работа учёных РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина и Института проблем управления РАН — яркий пример инновационной трансформации российской нефтегазовой отрасли в эпоху цифровизации, позволивший всему миру сделать большой шаг вперёд.
Глобальные перспективы и оптимизм отрасли
На сегодняшний день только около 1% мирового рынка газовых анализов приходится на современные альтернативные методы. Внедрение нейросетевых систем отечественного производства обещает изменить текущий баланс сил и расширить доступ к быстрым, экономичным и массовым решениям для контроля качества топлива.
Инновационная разработка российских учёных демонстрирует богатый потенциал прикладного искусственного интеллекта и подтверждает высокий уровень научной школы страны. Технологии, зародившиеся в лабораториях Москвы, в скором времени могут стать неотъемлемой частью глобальной энергетической инфраструктуры, обеспечив безопасность, эффективность и экологическую устойчивость поставок природного газа.
Информация предоставлена Отделом по связям с общественностью РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
