Oficjalny partner SPH Engineering
Polski dystrybutor oprogramowania UgCS

Inspekcje UAV Linii Energetycznych z wykorzystaniem UgCS

Dla ogólnej gałęzi przemysłu geodezyjnego, w tym inspekcji infrastruktury liniowej – wykorzystanie bezzałogowego statku (UAV) zapewnia oszczędność czasu i pieniędzy oraz zmniejsza narażenie pracowników na zagrożenia środowiskowe.

UgCS zapewnia wygodne narzędzia do gromadzenia danych dowolnego rodzaju inspekcji linii energetycznej w celu wykrycia:

  • Wad betonowego podłoża,
  • Przegrzewania izolatorów,
  • Przegrzewania przewodów,
  • Ubytków w liniach przesyłowych prądu,
  • Uszkodzeń mechanicznych słupów (wież energetycznych),
  • Kontroli korytarza w celu wykrycia nieupoważnionych obiektów lub roślinności na terytorium gdzie znajdują się słupy przesyłowe,
  • Oszacowania jakości przewodu,
  • Wykrywania korony – Corona detection UV

W następnych działach wyjaśnione zostaną szczegóły dotyczące przeprowadzania inspekcji linii energetycznej za pomocą funkcjonalności i narzędzi UgCS.

Inspekcja UAV obiektów energetycznych składa się z następujących kroków:

  1. Import współrzędnych obszaru inspekcji (np. pozycje wież energetycznych)
  2. Plan misji: wybór sprzętu (dron i osprzęt), planowanie misji inspekcyjnych, rozmieszczenie punktów kontrolnych naziemnych
  3. Lot z misją inspekcyjną
  4. Przetwarzanie uzyskanych danych: geotagowanie zdjęć, przetwarzanie obrazu
  5. Importowanie mapy do UgCS w celu wielokrotnych inspekcji (opcjonalnie).
Inspekcje UAV Linii Energetycznych Krok 1: Import współrzędnych obszaru inspekcji

Geodezyjne/ geograficzne zbadanie terenu inspekcji jest istotną kwestią w planowaniu misji. Zazwyczaj klienci zamawiający inspekcję dostarczają współrzędne obszaru kontroli dostawcy usług UAV w jakimś popularnym formacie, takim jak CSV lub KML. Aby zaimportować obiekt liniowy z plików w formacie CSV / KML do UgCS:

  • W edytorze misji kliknij “Dodaj nową trasę”
  • Wybierz “Importuj” w opcji pliku i przeglądaj potrzebny plik CSV / KML *
  • Naciśnij “Dalej” i kontynuuj standardową procedurę tworzenia trasy UgCS (patrz rozdział Planowanie misji).
  • * Zwróć uwagę, że import KML / CSV jest dostępny dla użytkowników UgCS PRO i UgCS ENTERPRISE.
Inspekcje UAV Linii Energetycznych - Obraz wykonany kamerą EO camera (image courtesy © Fly & See)
Obraz 2. Obraz wykonany kamerą EO camera (image courtesy © Fly & See)
Inspekcje UAV Linii Energetycznych w podczerwieni (IR)
Obraz 3.Obraz wykonany kamerą IR – Flir Vue Pro 640 (image courtesy © Fly & See)
Inspekcje UAV Linii Energetycznych - LIDAR
Obraz 4.Chmura punktów z  RiCOPTER z VUX-SYS (VUX-1UAV + IMU/GNSS unit)
(image courtesy ©
Riegl Laser Measurement Systems)
Inspekcje UAV Linii Energetycznych Krok 2: Plan misji
Wybór sprzętu: dron i osprzęt

W przypadku misji badawczych UAV, wybór leży między dronami stałopłatowymi (samoloty) lub kopterami. UgCS obsługuje oba typy UAV, dlatego wybór wyposażenia zależy od rodzaju inspekcji. Najbardziej oczywiste plusy i minusy samolotów UAV i kopterów przedstawiają się następująco:

SkrzydłaKoptery
Plusy
  • daleki zasięg
  • duża prędkość
  • możliwość zawiśnięcia nad obiektem
  • możliwe latanie bardzo blisko obiektu
  • niższa bezpieczna wysokość
  • duża ładowność
  • mały obszar startowy i lądowania
Minusy
  • brak możliwości zawiśnięcia
  • brak możliwości latania blisko obiektu
  • wyższa bezpieczna wysokość
  • mniejsza ładowność
  • większy obszar startu i lądowania
  • obrazy mogą być rozmyte z powodu dużej prędkości
  • krótki zasięg
  • niska prędkość

Również w przypadku czujników (osprzętu),  najlepszym sposobem na wybór właściwego jest określenie pożądanego wyniku.

Krótkie podsumowanie kamer EO, IR, UV lub LIDAR, zgodnie z typem inspekcji linii energetycznej:

Rodzaj inspekcjiWskazana kameraProdukt wyjściowy do analizy
Wady betonowego podłożaEOObrazy
Przegrzewanie izolatoraIRObrazy lub video
Wykrywanie koronyUVObrazy lub video
Przegrzewanie przewoduIRObrazy lub video
Przerwanie przewoduEOObrazy lub video
Uszkodzenie mechaniczne wieżyEOObrazy lub video
Kontrola korytarza, wykrywanie nieuprawnionych obiektów i roślinności na zabezpieczonym obszarze.EO
LIDAR
EO – chmura punktów z zdjęć
LIDAR – chmura punktów
Oszacowanie stanu technicznego liniiEO
LIDAR
EO – chmura punktów ze zdjęć
LIDAR – chmura punktów

Inspekcje UAV Linii Energetycznych - Waypointy
Obraz 5.
Planowanie trasy

Mając dane geograficzne i odpowiedni sprzęt do inspekcji, trasę można zaplanować w UgCS. Istnieje kilka ważnych funkcji, które mogą znacznie uprościć planowanie.

Praca z wieloma punktami / waypointami jednocześnie

W UgCS możliwe jest wybieranie wielu punktów na raz w tym samym czasie. Aby wybrać wszystkie punkty trasy, kliknij CTRL (cmd) + A lub przytrzymując CTRL (cms) wybierz poszczególne punkty trasy. Będzie możliwa edycja zbiorcza:

  • prędkość;
  • wysokość;
  • włącz typ;
  • dodaj / usuń akcje (np. kamera według czasu lub servo według czasu).
Inspekcje UAV Linii Energetycznych
Obraz 6.

Możliwe jest również przesuwanie i obracanie wybranych punktów naraz za pomocą uchwytu.

Zazwyczaj do inspekcji, GSD ustawia się względem ziemi. W przypadku niektórych przeglądów linii energetycznej konieczne jest ustawienie GSD względem linii. W tym przypadku szerokość geograficzna inspekcji powinna zostać zwiększona do wysokości wieży.

Inspekcje UAV Linii Energetycznych - inspekcja wieży
Obraz 7.
Korzystanie z opcji pomiaru “na okrągło” 

Aby obejrzeć słup (wieżę energetyczną)  z każdej jego strony, należy użyć narzędzia UgCS Circle. UgCS skieruje dron, aby spojrzał na środek okręgu.

Obraz 8.
Kontrola gimbala, aby uchwycić nadir lub ukośne obrazy

W zależności od obsługi autopilota, UgCS wspiera akcję kontrolowania położenia kamery na trasie. W związku z tym możliwe jest ustawienie kamery na najniższej (nadir) lub ukośnej pozycji, aby wykonać zdjęcia zgodnie z celem pożądanej inspekcji.

Obraz 9.
Sterowanie ustawieniami nagrywania wideo wzdłuż trasy 

UgCS umożliwia sterowanie trybem nagrywania kamery – np. można ustawić, że nagrywanie wideo rozpocznie się tuż przed wieżą linii energetycznej i zatrzyma się zaraz po przejściu drona obok wieży. Jest to przydatne w celu zmniejszenia długości wideo – uproszczenia pozyskanych danych do analizy – posiadania filmów jedynie z przydatnymi danymi.

Aby skonfigurować nagrywanie wideo (dla zintegrowanych kamer, takich jak DJI) tylko dla określonej części trasy:

  1. wstaw dodatkowe punkty przed i za wieżą
  2. dla punktu przed wieżą dodaj akcję “Ustaw tryb kamery”, aby “rozpocząć nagrywanie”
  3. dla punktu ustawionego za wieżą – dodaj akcję “Ustaw tryb kamery”, aby “zatrzymać nagrywanie”.
Obraz 10.
Planowanie trasy w złożonych wysokościach 

W przypadku lotów inspekcyjnych w złożonym geograficznie krajobrazie, obowiązkowe jest sprawdzenie całej trasy zgodnie z profilem wysokościowym. UgCS zapewnia kilka sposobów na stworzenie bezpieczniejszego lotu:

  1. Baza danych wysokości UgCS – same dane to SRTM z dokładnością do 90 metrów,
  2. Użytkownicy UgCS PRO / UgCS ENTERPRISE mają możliwość importowania dowolnych danych elewacji (DEM) dla regionu inspekcji,
  3. Planer tras UgCS zawsze próbuje obliczyć rzeczywistą trasę lotu w bezpiecznej odległości od modelu cyfrowej elewacji (DEM),
  4. Widok profilu “Elevation” (Wysokość), wyświetla ścieżkę i odpowiednią rzędną wzdłuż niej.
Rozmieszczanie naziemnych punktów kontrolnych 

Do stworzenia możliwie najbardziej precyzyjnej mapy powinny być użyte naziemne punkty kontrolne. Dla mapy z przybliżoną dokładnością wystarczy polegać tylko na GPS RTK i możliwościach oprogramowania do przetwarzania danych.

Inspekcje UAV Linii Energetycznych Krok 3: Lot z misją inspekcyjną

Jeśli misja jest planowana uważnie i dokładnie, latanie to najprostszy jej etap. Nie będziemy zajmować się szczegółami w tym temacie, ponieważ lot podczas misji zależy od wybranego UAV i wyposażenia (szczegółowe informacje można znaleźć w dokumentacji sprzętu i UgCS).

Ważne problemy przed lotem:

W większości krajów obowiązują surowe przepisy dotyczące użytkowania UAV. Zawsze przestrzegaj przepisów!  Zazwyczaj zasady te można znaleźć na stronie internetowej lokalnego urzędu lotniczego.

W niektórych krajach potrzebne jest specjalne zezwolenie na wszelkiego rodzaju zdjęcia lotnicze / wideo. Sprawdź lokalne przepisy. W większości przypadków misje są planowane przed przybyciem do miejsca nalotu (np. w biurze, w domu) za pomocą wizualizacji satelitarnej z mapy Google, Bing itp. Przed lotem zawsze sprawdź rzeczywiste warunki na miejscu. Może zaistnieć potrzeba dostosowania punktów startu / lądowania, na przykład w celu uniknięcia wysokich przeszkód (np. drzew, masztów, linii energetycznych) w obszarze wykonywanej inspekcji.

Inspekcje UAV Linii Energetycznych Krok 4: Przetwarzanie danych
Geotagowanie zdjęć

Jeśli korzystano z naziemnych punktów kontroli geotagowanie zdjęć jest opcjonalne, jednak prawie każde oprogramowanie do przetwarzania danych szybciej przetwarza obrazy z geotagami.

Niektóre najnowsze i profesjonalne UAV ze zintegrowanym aparatem mogą automatycznie geotagować obrazy w locie, w innych przypadkach zdjęcia mogą być geotagowane w UgCS po locie.

Bardzo ważne: UgCS używa logu telemetrycznego z drona, który jest odbierany przez kanał radiowy, aby wyodrębnić pozycję drona na określony moment (kiedy robiono zdjęcie). Aby geotagować zdjęcia przy użyciu UgCS, należy zapewnić niezawodny odbiór telemetryczny podczas lotu.

Szczegółowe informacje na temat geotagowania obrazów za pomocą UgCS można znaleźć w Podręczniku użytkownika UgCS.

Przetwarzanie obrazu

UgCS PRO wyposażony jest począwszy od wersji  2.12 w  UgCS MAPPER beta – oprogramowanie do georeferencyjnego graficznego przetwarzania obrazu, umożliwiające tworzenie map 2D w terenie, nie wymagające połączenia z Internetem.
Mapa złożona w terenie zapewnia pewność dla operatorów UAV, co do jakości i gęstości obrazów jakie otrzymali podczas nalotu. Informacja ta ma kluczowe znaczenie dla podjęcia decyzji, czy lot powinien zostać powtórzony przed opuszczeniem obszaru inspekcji.

Aby uzyskać bardziej szczegółową analizę i modele 3D uzyskanych obrazów, można użyć oprogramowania innych firm.

Inspekcje UAV Linii Energetycznych Krok 5: Importowanie map do UgCS w celu wielokrotnych inspekcji (opcja)

Inspekcje linii energetycznych zwykle muszą być regularnie powtarzane. Dane uzyskane podczas pierwszego lotu inspekcyjnego można zaimportować do UgCS jako warstwę mapy (plik GeoTiff) i wykorzystać do bardziej precyzyjnego planowania kolejnych misji. Szczegółowe instrukcje korzystania z nakładki Mapa można znaleźć w Instrukcji użytkownika UgCS.

* Wykrywanie korony przy użyciu kamery UV jest nadal bardzo specyficznym tematem dla UAV. Bardziej szczegółowe informacje na ten temat można znaleźć: http://www.ofilsystems.com/articles/index.html

UgCS Tutorial: planowanie prostej misji

Samouczek demonstrujący, jak zaplanować prostą misję, łącząc ścieżkę lotu liniowego i kołowego w UgCS v.2.11.