Исследователи ТюмГУ разработали систему на базе искусственного интеллекта, которая находит утечки газа на промышленных объектах с помощью компьютерного зрения и инфракрасных камер. Технология прошла экспериментальную проверку в лабораторных условиях и показала высокую точность. Об этом сообщили в пресс-службе ТюмГУ.
Разработка отличается уникальной способностью обнаруживать утечки, которые сложно заметить без специальных средств. Принцип работы основан на регистрации температурных отклонений: выходящий газ охлаждает окружающий воздух, и эти изменения фиксирует инфракрасное оборудование. Алгоритмы обработки изображений анализируют кадры и выявляют наличие утечки.
Для тренировки нейросети эксперты собрали и аннотировали обширный набор данных, включающий более 2500 снимков с имитацией утечек в различных условиях: при разной освещённости, с различных ракурсов и расстояний. На этих данных были обучены модели YOLO-v11 Segmentation Medium и YOLOv8s, что обеспечило высокую точность.
Система включает гибридную архитектуру нейросетей, которые распознают объекты на отдельных кадрах и анализируют динамику, отслеживая изменения во времени. Это помогает отличать реальные утечки от случайных артефактов, таких как тени или блики.
Важным элементом системы является встроенный модуль принятия решений. Он не только сигнализирует об утечке, но и оценивает её серьёзность в соответствии с нормативными требованиями, предлагая оператору конкретные действия. Например, какие клапаны закрыть и кого уведомить. Для ясности рекомендаций в систему интегрирована языковая модель, формулирующая инструкции понятным и чётким языком.
Технология прошла практическое тестирование на специальном лабораторном стенде, где учёные имитировали утечки и проверяли работу алгоритмов в контролируемых условиях. Кроме того, разработчики создали веб-сервис для загрузки видео и автоматической разметки временных промежутков с утечками. Этот инструмент будет полезен для анализа архивных записей и обучения персонала.
«Ключевая особенность разработки связана со способностью фиксировать утечки, которые невозможно заметить невооруженным глазом. Принцип работы основан на выявлении температурных аномалий: вырывающийся газ охлаждает воздух вокруг себя, и эти изменения температуры фиксируют инфракрасные камеры. Алгоритмы компьютерного зрения анализируют полученные кадры и определяют наличие утечки», – рассказал профессор Школы компьютерных наук ТюмГУ Артем Шевляков.
Старший преподаватель Школы компьютерных наук ТюмГУ Владимир Ракитин сообщил, что в рамках экспериментов в датасет были добавлены ещё 1500 кадров. Это позволило проверить устойчивость модели к новым сценариям и подтвердило её работоспособность. Система стабильно выявляла даже слабо выраженные утечки данных.
Эксперты считают, что внедрение подобных систем может значительно повысить уровень промышленной безопасности, а также снизить экономические потери, связанные с утечками. Однако важно отметить, что эти технологии не заменяют человека, а служат его помощником. Оператор получает не просто тревожный сигнал, а структурированную информацию и готовые рекомендации. В будущем такая система может стать неотъемлемой частью комплексной защиты газовых промыслов и применяться на опасных производствах. Исследование проводилось при поддержке Минобрнауки России.
ИИ используют не только для поиска утечек, но и для предсказания поломок оборудования. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», НИУ ВШЭ представил мультиагентный программно-аппаратный комплекс, который анализирует электрические параметры промышленного оборудования и помогает заранее выявлять признаки неисправностей.