INFORMATION AND MANAGEMENT

Integration of satellite and ground-based monitoring with industrial sensors for rapid detection of environmental violations in pipeline infrastructure

Authors

  • Andrey B. Moichenko Moscow Institute of Modern Academic Education, 109316, г. Москва, Волгоградский проспект, д. 32, корп. 11

How to cite

GOST Moichenko A. B. Integration of satellite and ground-based monitoring with industrial sensors for rapid detection of environmental violations in pipeline infrastructure // Environmental Management Issues. 2025. Vol. 4. No. 6. P. 50-59. DOI: 10.25726/96337-8896-2892-v
APA Moichenko, A. B. (2025). Integration of satellite and ground-based monitoring with industrial sensors for rapid detection of environmental violations in pipeline infrastructure. Environmental Management Issues, 4(6), 50-59. https://doi.org/10.25726/96337-8896-2892-v

Abstract

The article substantiates the need to move from fragmented observation practices to a unified integrated monitoring system for pipeline infrastructure that combines Earth-observation satellite data, targeted UAV inspections, and telemetry from industrial SCADA sensors to promptly detect environmental non-compliance and minimize environmental damage. The aim is to quantitatively assess gains in timeliness, reliability, and economic efficiency achieved through synergistic analysis of heterogeneous data streams on a model section of a 470-km trunk oil pipeline (Western Siberia, 2021-2023). Materials comprise multispectral and SAR imagery from Sentinel-2/1 and Landsat 8/9 archives (>5 TB), 28 UAV sorties with RGB/thermal/hyperspectral sensors, and minute-resolution SCADA series of pressure, flow, temperature, and acoustics (>150 million records), integrated in a GIS platform with a Python processing pipeline; methods include correlation - regression and spatiotemporal clustering analysis, classification (SVM, Random Forest), and validation against 12 confirmed incidents. The integrated system is shown to cut mean incident detection time by nearly an order of magnitude versus mono-satellite monitoring (2,7 h vs 24,3 h) and by 18x relative to traditional ground-air approaches, with comparable accuracy of initial identification (96,5% vs 98,2%) and a 4-7x reduction in the probability of missing small leaks; decomposition of temporal lags records compression of the event-decision cycle from 34-198 to 1,8-4,3 h. Strong cross-source linkages are confirmed: r=0.89 between pressure-drop amplitude and thermal-anomaly area, r=0.94 between calculated leak volume and thermal footprint; NDVI exhibits a lagging response (r=0.48 p больше 0.05). The economic assessment (per 1,000 km/year) indicates a 41,17% reduction in monitoring OPEX, a drop in average leak volume from 14,7 to 1,9 t (-87,07%), and avoided damage of about 307,2 million RUB; the net annual economic effect amounted to roughly 297.7 million RUB. The discussion highlights that the SCADA to EO to UAV trigger chain delivers proactivity and scalability, and further development lies in applying predictive analytics and digital twins for preventive risk management.

Keywords

monitoring integration EO and UAVs SCADA pipeline leaks environmental damage

References

Андреев Д.И., Ляпичев Д.М., Адмакин М.М. Совершенствование методики мониторинга технического состояния установки для подготовки газа к транспорту // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2025. № 1(145). С. 56-60.

Вагапов Р.К., Ибатуллин К.А., Ярковой В.В. Сравнение инструментальных методов коррозионного мониторинга для условий объектов переработки углеводородов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2022. № 4. С. 38-41.

Васин В.Д., Греков С.В., Корниенко О.А. Вопросы организации мероприятий по предотвращению повреждения подводных добычных комплексов с судов // Научно-технический сборник Вести газовой науки . 2024. № 3(59). C. 185-192.

Горбунов С.С., Костандян А.В., Сидоров В.В., Егоров А.Ф. Идентификация утечек на подземных и наземных трубопроводах методом максимального правдоподобия // Автоматизация и информатизация ТЭК. 2023. № 4(597). C. 46-53.

Гуляев И.В., Степанов С.Е., Васенин А.Б., Косоротов А.А., Крюков О.В. Разработка прикладного программного обеспечения для системы геотехнического мониторинга газопроводов // Контроль. Диагностика. 2022. Т. 25. № 6(288). С. 48-59.

Демидюк В.В. Теория и практика экологического мониторинга промышленных предприятий. Современный взгляд // Экология промышленного производства. 2023. № 3(123). С. 48-53.

Дмитриенко М.В., Кислов К.В. От коммерческого оптоволоконного распределенного мониторинга протяженных объектов к геофизическим исследованиям // Наука и технологические разработки. 2023. Т. 102. № 4. С. 64-74.

Долгополов Д.В., Баборыкин М.Ю., Жидиляева Е.В., Мелкий В.А. Применение технологии воздушного лазерного сканирования при проведении геотехнического мониторинга на трубопроводном транспорте // Мониторинг. Наука и технологии. 2022. № 2(52). С. 25-34.

Долгополов Д.В., Кузнецов Т.И., Федотов А.Л. Применение данных дистанционного зондирования Земли для информационного обеспечения геотехнического мониторинга магистральных трубопроводов // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2025. Т. 4. С. 182-188.

Долгополов Д.В., Мелкий В.А., Баборыкин М.Ю. Применение технологий дистанционного зондирования Земли для обеспечения геотехнического мониторинга и картографирования на трубопроводном транспорте // Региональные геосистемы. 2022. Т. 46. № 3. С. 339-355.

Закариев Ю.Ш., Грибов Э.Н., Дрибинский И.В., Марутян В.Г., Рябошапко С.М. Контроль качества сейсмических высокоплотных исследований при высокой производительности работ // Приборы и системы разведочной геофизики. 2022. № 2(73). С. 71-77.

Зозулько Р.А., Латыпов О.Р., Бугай Д.Е., Закирьянов Р.В., Исламов И.М., Лаптев А.Б. Комплекс мониторинга подпленочной коррозии магистральных газопроводов // Газовая промышленность. 2022. № 6(834). С. 90-95.

Купцова О.В., Мелкий В.А., Верхотуров А.А., Долгополов Д.В. Картографирование разрывных нарушений по данным аэрокосмических съемок с целью обеспечения безопасности магистральных трубопроводов (на примере участка Чайво-Де-Кастри) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334. № 6. С. 92-102.

Любимов Я.Е., Соколов Л.В. Концепция судна для мониторинга подводных трубопроводов и окружающей среды // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2024. № 1(9). С. 74-89.

Нематзаде Р.Г., Рзаева Г.З., Рагимов Р.М., Самедов Ф.Р. Выбор оптимального маршрута прокладки магистральных нефтегазопроводов на основе дешифрирования космических снимков высокого разрешения // Земля Беларуси. 2025. № 2(90). С. 53-57.

Issue

Section

INFORMATION AND MANAGEMENT
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 5 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.