علماء روس يبتكرون نظامًا حاسوبيًا فريدًا لتطوير قطاع النفط والغاز

طور علماء روس من جامعة الأورال الفيدرالية في روسيا، نظام رؤية حاسوبي للكشف عن الفقاعات في تدفقات الغاز والسوائل، يمكن استخدامه في تطوير قطاعات النفط والغاز.

وذكرت وكالة "سبوتنيك" الروسية، اليوم الاثنين، أن النظام يقوم بالكشف عن الفقاعات وحساب مسارها وشكلها، ويعتقد العلماء الروس أن النظام يمكن أن يجد تطبيقات في صناعات النفط والغاز والطاقة، وفي الإنتاج البيولوجي والكيميائي، وتُستخدم تدفقات الفقاعات في التطبيقات الصناعية المختلفة لنقل الكتلة في الغازات والسوائل، ويؤثر شكلها وحركتها بشكل مباشر على تدفق المادة في البيئات المختلفة، وقد يختلف سلوك هذا النظام حسب التركيب الكيميائي للغاز وخصائصه الفيزيائية.

وبحسب العلماء، فإنه حتى في المشروبات الغازية الحلوة، فإن دورة تكوين وتوزيع فقاعات ثاني أكسيد الكربون في الزجاج، وتدميرها تحدث بشكل مختلف، الطرق الحالية لمراقبة شكلها ومسارها لها قيود كبيرة، بعضها غير فعال عند معدلات التدفق العالية، والبعض الآخر يتطلب أخذ عينات دورية.
وقدم العلماء أداة جديدة للمراقبة غير التلامسية لسلوك الفقاعات استنادًا إلى رؤية الكمبيوتر والشبكات العصبية، على عكس نظائره، فإن النظام الجديد مناسب للغالبية العظمى من ظروف ظهور وحركة وتدمير الفقاعات المحققة في الصناعة.

وقال إيليا ستارودوموف، الباحث الرئيسي في مختبر نمذجة الوسائط الفيزيائية والبيولوجية: "إنه في التكنولوجيا الحيوية، يعد اكتشاف الفقاعات وتوصيفها أمرًا حيويًا لتحسين أداء المفاعل الحيوي لأن الفقاعات تؤثر بشكل كبير على نقل الأوكسجين وتوزيع المغذيات، مما يؤثر بشكل مباشر على نمو الميكروبات وإنتاجيتها، تعمل نتائج بحثنا على تحسين المراقبة الدقيقة لديناميكيات الفقاعات؛ ما يسمح بتحكم أفضل في أسعار تبادل الغاز وزيادة كفاءة العمليات الحيوية: التخمير وزراعة الخلايا والتفاعلات الكيميائية الحيوية الأخرى".

وأضاف ستارودوموف أن الدراسة قامت بتحليل طرق الكشف عن الفقاعات وطورت خوارزمية التجزئة باستخدام نموذج الشبكة العصبية (YOLOv9c)، وللتدريب على النماذج والحسابات، تم استخدام تصور عالي السرعة لنماذج حركة شوائب الغاز لمختلف قوى الإدخال المحددة ومحتوى الغاز في جهاز النقل الجماعي.

كما أشار ستارودوموف إلى أن هذا النموذج يستخدم بيانات تجريبية، بما في ذلك معامل انتشار الغاز لاحتجاز السائل والغاز، بالإضافة إلى خوارزميات القياس والمتوسط؛ ما يسمح له بالتكيف مع مجموعة واسعة من مجموعات أنظمة الغاز السائل.

وبحسب الدراسة المنشورة في مجلة "إم دي بي أي" العلمية، أجرى المتخصصون أعمالًا تجريبية للتأكد من دقة النظام وفاعليته، وفي الوقت نفسه، أكدوا أن مؤشرات الجودة أعلى من مؤشرات الاتصال ونظائرها الصناعية غير التلامسية.