بکارگیری پهپادها در بازرسی پوشش گیاهی

چگونه پهپادها شرکت های حوزه انرژی را منتفع می سازند.

نوشته توسط Loïc Pavard

اگر پوشش گیاهی در تماس مستقیم با خطوط انتقال نیرو قرار گیرد، ممکن است موجب قطعی برق و یا آتش سوزی و برق گرفتگی شود. برای جلوگیری از بروز چنین مسائل ناخواسته ای، بیشتر شرکت های فعال در حوزه انرژی، تقریباً بیش از نیمی از بودجه خود را صرف پایش و مدیریت پوشش گیاهی در نزدیکی شبکه خطوط انتقال نیروی خود می کنند. کارکنان بخش تعمیرات و نگهداری غالباً بازرسی بصری را بصورت پیاده انجام می دهند و یا ممکن است از دیگر ابزارها نظیر وسایل حمل و نقل جاده ای و یا هلیکوپتر استفاده کنند. بر اساس نتایج نشان داده شده از یک پروژه آزمایشی در Viesgo در اسپانیا، بکارگیری فناوری های پهپادی در فعالیت های مربوط به هرس و قطع کردن نتایج کارآمد و جالبی را ارائه نموده اند.

شرکت انرژی Viesgo اخیراً مشغول به کار بر روی یک پروژه تعمیر و نگهداری یک خط انتقال نیروی با ولتاژ متوسط که به مدل سازی سه بعدی از پوشش گیاهی موجود نیاز داشت، بوده است. این شرکت پیشتر بکارگیری سامانه های لیداری روی سکوهای مختلفی را مورد آزمایش قرار داده بود و این بار قصد ترکیب لیدار با یک وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) و راه اندازی یک پروژه آزمایشی در برخی از خطوط انتقال نیروی خود را داشت. شرکت Viesgo با در اختیار داشتن هزار کارمند، به بیش از ۷۲۰۰۰۰ مشتری، نه تنها در بازار توزیع نیرو، بلکه در حوزه های تولید نیرو و تجارت برق و گاز، در اسپانیا و پرتغال خدمات ارائه می نماید. Viesgo به تازگی نیروی برق را در شبکه ای با وسعت ۳۱۱۵۰ کیلومتر توزیع نموده و ظرفیت تولید نیروی تجدید پذیر تا ۴۱۵۰MW را دارد.

نیازهای Viesgo برای اجرای این پروژه عبارتند از:

• یک ابر نقطه ای با تراکم حداقلی ۱۰ تا ۱۵ نقطه در هر متر مربع
• دقت ارتفاعی ۲۰ سانتیمتری در مختصات مطلق
• اخذ تمامی المان ها در بصورت کامل در اطراف خطوط انتقال نیروی هدف (سازه های برجی، کابل های برق، عایق ها و خصوصاً خطوط متقاطع)
• بازرسی کریدورهای مختلف با عرضی متغیر بین ۱۵ تا ۴۰ متر
• تعمیرات و نگهداری پیوسته و اخذ همگون داده ها به منظور کسب اطمینان از قابل مشاهده بودن تمامی کابل ها و خطوط متقاطع
• پایش دمای المان های مختلف در تمامی زمان ها، در یک دیتوم ژئودتیک UTM ETRS89 H30

تجهیزات و پسا پردازش

Viesgo، شرکت HEMAV که یک ارائه دهنده خدمات پهپادی اسپانیایی است و خدمات تحلیلی B2B را با تمرکز خاص بر بهینه سازی و نگهداری از شبکه های انتقال نیرو فراهم می سازد را به عنوان شریک تجاری خود در این پروژه انتخاب نمود. HEMAV با بکارگیری یک سامانه لیداری نقشه بردار از YellowScan و پرواز در ارتفاع تقریباً ۲۰ متری بر فراز خطوط انتقال نیرو، قادر به نقشه برداری کریدورهای ۵۰ متری و یا در هنگام نقشه برداری از کریدورهای دارای المان های محدود در سطح زمین، تا ۱۸۰ متری است. بنابراین، نیازمندی های عرض کریدور برای Viesgo بدون بروز مشکل برآورده خواهند شد.

به منظور دست یابی به تحلیلی دقیق، بهینه و کامل، تیم پروژه یک دوربین با قابلیت ثبت داده های بصری و حرارتی با سیستم چند موتوری با نام HIR9 را نیز بکار گرفتند. ادغام موفقیت آمیز نیازمند انجام دو عملیات زیر است: اولاً، لیزر باید در نزدیک ترین موقیعت ممکن به مرکز ثقل پهپاد قرار گیرد تا به بیشترین استحکام ممکن در طول پرواز دست یافته و لرزش های جذب نشده توسط سیستم تعدیل، حداقل شوند. ثانیاً، آنتن GPS باید در قسمت بالایی پهپاد قرار گیرد، چرا که زمانی بهترین دریافت ها در GPS حاصل می شود که آنتن بصور کامل در معرض آسمان بوده و مانعی در دید آن نباشد. البته، فاصله بین آنتن و سنجنده نیز باید همواره ثابت باشد. یک ایستگاه GPS زمینی در فاصله حداکثر ۱۵ کیلومتری ناحیه هدف، از کسب دقت مطلق تا سطح سانتیمتر اطمینان حاصل می نماید.

در مرحله پسا پردازش، ترکیب نرم افزار پهپادی POSPac و یک ایستگاه GPS با مختصات معلوم برای دست یابی به مسیر پرواز اصلاح شده به خطوط پروازی مورد نظر اعمال شد. در نهایت، از داده های منتج شده در فرمت فایل LAS خروجی تهیه شد. مشکل اصلی که در طول پروسه پسا پردازش با آن مواجه شدیم فاصله بین داده های ناوبری GNSS اولیه بود. این مساله با مشخص کردن زمان GPS در طول مسیر پرواز و محاسبه مجدد تصحیحات مسیر پس از تفکیک آن به چندین مسیر، حل شد.

تحلیل و توصیه ها

به محض تولید فایل های مربوط به ابر نقطه ای، تحلیل داده ها انجام و تمام نیازمندی ها برآورده شدند. مشکلی که در خلال کار با لیدار با آن مواجه شدیم این بود که رادار در ابتدا قادر به تشخیص کابل های ولتاژ بالا از ولتاژ متوسط نبود، اما چگالی بهینه سریعاً یافته شد.

در ارتباط با میزان هرس محاسبه شده برای درختان، امکان ارائه توصیه هایی به Viesgo در ارتباط با احجام مربوط به قطع درختان برای مطمئن شدن از عمل به مقررات، وجود داشت. این شرکت اطلاعاتی در ارتباط با نواحی سقوط جانبی و جهت شیب نیز دریافت کردند که به آنها در اجتناب از سقوط درختان بر روی خطوط انتقال نیرو و یا عوارض اطراف کمک می کند. جالب است که شرکت HEMAV با تکیه بر مهارت های خود در حوزه کشاورزی دقیق، به توسعه مقادیر جدید اضافی از طریق مدل های پیش بینی کننده میزان رشد گیاهان پرداخت. این امکان اختیار داشتن مدل های ریسک در قالب نقشه هایی که ریسک آتش سوزی در نتیجه نزدیکی گیاهان به خطوط انتقال نیرو و ریسک قطع برق در اثر سقوط درخت را نشان می دهند، را فراهم نمود.

المان دیگری که اشاره به آن خالی از لطف نیست حداثل فاصله قابل قبول در هر ناحیه مربوط به خطوط متقاطع است. با توجه به این حقیقت که برخی برج ها دو خط مختلف گذرا از یک نقطه را دریافت می کنند، احترام به مقررات در ارتباط با فاصله ای که هر کابل از برج عبور می کند، بسیار مهم است. برای ارزیابی این مساله، تیم پروژه قادر به در نظر گرفتن جابجایی ثابتی که هر کابل برق در اثر شرایط آب و هوایی طبیعی نرمال تجربه می کند، بودند.

چشم انداز آتی

این پروژه آزمایشی برای هر دو شرکت با موفقیت همراه بود. اولاً، این ثابت کرد که عملیات اخذ داده ها می تواند از طریق سنجنده های سبک تری نیز برای این نوع فعالیت ها انجام شود. محاسبه میزان هزینه صرفه جویی شده در این مورد ساده نیست، اما هزینه قطعاً با شرایط و روش های بکار گرفته شده پیشین متفاوت است. اگرچه، تجربه شرکت HEMAV صرفه جویی ۲۰ تا ۳۰ درصدی را در برآوردی واقع گرایانه نشان می دهد. مشخصاً، بکارگیری هلیکوپتر در نقشه برداری های بزرگ مقیاس، یعنی فواصل پروازی ۲۰۰ کیلومتری، مقرون به صرفه تر خواهد بود. اگرچه، فناوری پهپادی می تواند ابزار فوق العاده ای برای دست یابی به نواحی دارای پیچیدگی های ارتفاعی نظیر دامنه کوه ها و یا توده های زمینی دارای ارتفاع، باشد.

در ارتباط با مواردی که می توانند شانس بیشتری برای صرفه جویی در هزینه در آینده نزدیک را متصور شوند، یک مورد مهم می تواند بکارگیری پایگاه داده های مربوط به پوشش گیاهی با مرجع عمومی باشد که قطعاً دسترسی به آنها در سال های پیش رو ساده تر خواهد بود. شرکت های فعال در حوزه انرژی (و یا مشاوران آنها) با بکارگیری همزمان نرم افزارهای تحلیلی مناسب و مدل های پیش بینی کننده ابزار جدیدی که آنها را قادر به برنامه ریزی برای هرس و قطع درختان، بدون نیاز به نظارت همه جانبه خود این شرکت ها، می سازد را در اختیار خواهند داشت. این می تواند شامل تصاویر ماهواره ای نیز باشد، شرکت HEMAV روی برخی پروژه ها در این ارتباط نیز کار کرده است. از آنجایی که این دست اطلاعات تمامی سطح کره زمین را پوشش می دهند، ممکن است فایل های مربوط به آنها در اولین مرحله برای شناسایی مناطقی که فعالان شبکه انتقال نیرو باید روی آنها متمرکز شوند، مورد استفاده قرار گیرند. به محض آنکه پایگاه داده عمومی مورد بررسی قرار گرفت، مرحله دوم اضافه کردن داده های زمینی جمع آوری شده از طریق فناوری پهپادی برای بهبود بیشتر دقت داده های عمومی است.

منبع: gim-international.com

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره دوره آموزشی پردازش تصاویر پهپاد فتوگرامتری کلیک کنید.