Как производится сбор данных с помощью беспилотника?
Оглавление
В данной статье мы продолжаем знакомиться с основами эксплуатации дронов для задач тепловизионной съемки.
Первая часть руководства доступна по ссылке в нашем Блоге здесь.
На схеме ниже представлен рабочий процесс сбора данных с беспилотника во время тепловизионной съемки – от контроля до начала полета до управления данными. В некоторых регионах на завершающей стадии используется автоматическая проверка, создаются цифровые модели линий электропередач и столбов, что может позволить инспекционной группе составить план полета или выбрать соответствующий маршрут полета до прибытия на место. Вы можете редактировать базу данных в соответствии с вашей процедурой проверки.
Главные объекты для изучения посредством тепловизионной съемки
В этом разделе перечислены ключевые передающее и распределительное оборудования, которые изучают с помощью тепловизионной съемки, а также даны рекомендации по получению более качественного тепловизионного изображения для удобства анализа, которое можно гибко настраивать в зависимости от конкретного типа проведения работ.
Объектом теплового контроля в опорах электропередачи и распределения обычно являются изоляторы, проводники, фитинги, которые могут перегреваться из-за дефектов.
Таблица 1. Объект изучения при тепловизионной съемки на опоре электропередачи.
| Объект съемки | Цель проверки | |
| Столб | Изолятор | Изолятор, сортировочное кольцо |
| Арматура | Изоляционный штифт поперечины, Стальные штифты, Кронштейн, Фитинги | |
| Линия заземления/проводник | Кронштейн линии заземления, Точка подключения, Проводник | |
Таблица 2. Объект изучения на распределительном столбе.
| Объект съемки | Цель проверки | |
| Столбы | Проводник | Проводник, Точка подключения |
| Изолятор | Изолятор | |
| Линейная арматура | Стальные штыри, Кронштейны, Линейная арматура, Молниеотводы | |
| Трансформатор | Трансформатор | |
Как получают тепловизионное изображение изоляторов
В зависимости от различных способов подключения существуют различные типы изоляционных шнуров, такие как одинарный подвесной шнур, двойной подвесной шнур, одинарный натяжной шнур, двойной натяжной шнур. Мы выбираем наиболее распространенные способы для справки. Пожалуйста, установите безопасное расстояние и правильный угол наклона к объекту контроля в зависимости от вашего сценария.
Электролиния двутавровой формы
| Параметры съемки | Характеристики |
| Положение беспилотника | По вертикали: 1-2 метра По горизонтали: 2-5 метров |
| Угол наклона карданного подвеса | Угол наклона от 0 до 15 градусов |
| Рекомендация | Ведите съемку на фоне неба |
| Траектория съемки | Снизу вверх, слева направо |
Одноконтурный двойной двутавровый изолятор
Одноконтурный одиночный двутавровый изолятор
Электролиния V-образной формы
| Параметры съемки | Характеристики |
| Положение беспилотника | По вертикали: 1-2 метра По горизонтали: 5-10 метров |
| Угол наклона карданного подвеса | Угол наклона составляет 10-20 градусов |
| Рекомендация | В качестве фона выберите небо |
| Траектория съемки | Шаг проверки в форме буквы “М” |
Одноконтурный V-образный изолятор (левая сторона)
Одноконтурный V-образный изолятор (правая сторона)
Линия напряжение
| Параметры съемки | Характеристики |
| Положение беспилотника | По вертикали: аналогично высоте поперечины По горизонтали: 2-5 метров |
| Угол наклона карданного подвеса | Угол наклона 10-15 градусов |
| Рекомендация | Проводить съемку на фоне неба Арматура и изоляционная лента должны быть на одном изображении |
| Траектория съемки | Сверху вниз, слева направо |
Двухконтурная линия напряжения
Двухконтурная линия напряжения
Фарфоровый изолятор
Линия заземления
| Параметры съемки | Характеристики |
| Положение беспилотника | По вертикали: между траверсой и арматурой По горизонтали: 3-5 метров |
| Угол наклона карданного подвеса | Угол наклона 5-15 градусов |
| Рекомендация | Проводить съемку на фоне неба |
| Траектория съемки | Слева направо |
Места крепления двухконтурной подвесной башни
Места установки двухконтурной натяжной башни
Крепления проводов
| Параметры съемки | Характеристики |
| Положение беспилотника | По вертикали: на 2-3 метра ниже арматуры По горизонтали: 2-3 метра |
| Угол наклона карданного подвеса | Вертикально вверх |
| Рекомендация | Выберите небо в качестве фона Отрегулируйте углы съемки, чтобы на изображении были четко видны детали |
| Траектория съемки | Слева направо |
Крепления проводов
Управление данными и их анализ
Управление данными
Когда осмотр ЛЭП будет завершен, результаты должны быть своевременно экспортированы в компьютер для хранения в специально отведенном месте, которое может быть названо и зарегистрировано со ссылкой на следующие спецификации для облегчения дальнейшего анализа и поиска. Названия папок должны четко отражать: название линии, время выполнения задания, оператора и другую информацию, которую необходимо указать в соответствии с фактической ситуацией, чтобы составить удобный каталог. Последующий осмотры ЛЭП по определению температуры и отчеты о проверке также могут быть организованы и оформлены по такому же принципу.
Хотя перед началом инспекционной миссии вы можете создать индивидуальное название папки, чтобы указать задание, камера автоматически создает папку при съемке фотографий или видео. Фотографии и видео сохраняются в этой папке до тех пор, пока беспилотник не закончит работу или пользователь не создаст новую папку.
Анализ температурных данных
Температурный анализ инфракрасных фотографий является необходимой частью работы по контролю за температурой ЛЭП. Результат анализа может быть сформирован в виде отчета, который можно отправить соответствующей команде. В этой статье в качестве примера для ознакомления с процессом работы используется программа для температурного анализа от DJI (DTAT tool).
Программа для температурного анализа от DJI может использоваться для анализа и обработки тепловых изображений. Благодаря определению информации о температуре в наиболее важных частях объекта, программное обеспечение может использоваться для анализа объектов во многих промышленных приложениях. Крупные аварии удается быстро предотвратить или устранить, при использовании программного обеспечения для обнаружения и точного определения температурных отклонений в оборудовании при маршрутных проверках. JI Thermal Analysis Tool 3.0 поддерживается в серии беспилотников DJI Mavic 3T, Matrice 30T, Zenmuse H20N, Zemuse H20T, Zemuse XT S, Mavic 2 Enterprise Advanced.
DJI Thermal Analysis Tool 3.0 можно бесплатно загрузить с веб-сайта DJI.
Гибкая настройка параметров
В DJI Thermal Analysis Tool 3.0 можно настроить параметры для контроля и анализа тепловизионного изображения, что позволяет получить наиболее точные результаты измерения.
Расстояние: расстояние до объекта. Инфракрасный тепловизор генерирует тепловые изображения, получая инфракрасное излучение от объектов. Чем дальше объект, тем слабее излучение. Расстояние калибровки камеры по умолчанию, как правило, устанавливается в процессе производства. Это расстояние, на котором измерения температуры являются наиболее точными. Слишком близкое или слишком далекое расстояние приведет к большим погрешностям измерений.
Относительная влажность: относительная влажность окружающей среды. Пожалуйста, настройте этот параметр в соответствии с фактическими условиями окружающей среды. Значение 70, установленное по умолчанию, означает, что относительная влажность составляет 70%, но можно настроить относительную влажность в пределах от 20 до 100%. Изменение влажности может повлиять на результат измерения, но этот эффект ограничен.
Коэффициент излучения: насколько сильно поверхность объекта излучает энергию в виде теплового излучения. Для настройки обратитесь к таблице коэффициента излучения обычных материалов. Поскольку поверхность объекта может быть подвержена коррозии или окислению, фактическое значение коэффициента излучения может отличаться от контрольного значения. Изменение коэффициента излучения может существенно повлиять на результат измерения.
Отраженная температура: измеряемая поверхность объекта может отражать энергию, излучаемую окружающими объектами. Эта отраженная энергия может быть зафиксирована камерой вместе с излучением, что может привести к ошибке в показаниях температуры. Если поблизости нет объектов с экстремально высокими или низкими температурами, установите этот параметр в качестве температуры окружающей среды. Изменение температуры в зависимости от показаний может повлиять на результат измерения, и чем больше разница между показаниями и температурой окружающей среды, тем сильнее влияние.
Нажмите клавишу Enter или щелкните в любом месте за пределами поля ввода, чтобы завершить настройку параметров. Если входное значение выходит за пределы допустимого диапазона, программа введет пороговое значение.
Температура линии
Температура линии часто используется для измерения длины изолятора, столбчатого изолятора. Здесь в качестве примера для иллюстрации используется изоляционная лента.
Выберите «Температура линии», и постарайтесь, чтобы конечная точка линии соответствовала фитингам изолятора, а также линия не выходила за контур шнура изолятора – в таком случае вы можете быть уверены, что отрезок линии точно отражает температуру шнура изолятора.
При измерении температуры линии можно узнать максимальную температуру, минимальную температуру и среднюю температуру. В частности, для более длинных изоляционных линей, поскольку они обычно имеют определенную дугу изгиба, используется метод объединения нескольких отрезков линии для имитации ситуации изгиба..
Температура конкретной области
Существует два типа измерения температуры в зависимости от формы оборудования, а именно «Температура квадрата» и «Температура по кругу».
Измерение температуры конкретной области часто используется для сложных конструктивных элементов или оборудования большой площади, а также для сравнения нескольких устройств одного типа. Измерение температуры конкретной области позволяет быстро определить точки с высокой температурой в выбранной области. Измерение температуры конкретной области позволяет получить самую высокую температуру, самую низкую температуру и среднюю температуру. Обратите внимание на самое высокое значение температуры, чтобы оценить состояние кронштейна провода заземления.
Температура в точке
Точечное измерение температуры является одним из наиболее гибких методов измерения температуры, такой способ измерения можно использовать практически для всех объектов оборудования. Оно часто используется для сравнения температуры нескольких устройств одного типа.
TSDK
TSDK (DJI Thermal SDK) в основном используется для анализа и обработки инфракрасных фотографий. Пользователи могут разрабатывать собственное программное обеспечение на основе SDK в среде Windows или Linux, например, для обработки инфракрасных фотографий в формате R-JPEG и измерения температуры. Большинство партнеров экосистемы DJI совмещают использование SDK с другими программами для анализа инфракрасных изображений.
Рекомендации по подбору оборудования
| Оборудование | Mavic 3T | Matrice M30T | ||
| Характеристики | ||||
| Беспилотник | Конкретно для серии | |||
| Вес (включая беспилотник) | 909 г | 3770 г | ||
| Область съемки | 380.1 мм | 668 мм | ||
| Время полета | 45 мин | 41 мин | ||
| Степень защиты | Нет | IP55 | ||
| Широкоугольная камера | 1/2″ CMOS, 48MP | 1/2″ CMOS, 12MP | ||
| Теле-/зум-камера | 1/2″ CMOS, 12MP, | 1/2″ CMOS, 48MP | ||
| 8-кратный цифровой зум, 56-кратный гибридный зум | 5-кратный-16-кратный оптический зум | |||
| Лазерный дальномер | нет | дальность обнаружения 1200 м | ||
| Поддержка RTK | Поддерживает D-RTK2 и NTRIP | |||
| Обнаружение препятствий | система двунаправленного бинокулярного зрения+ TOF | 6 направленное двойное зрение + TOF; | ||
| Камера ночного видения FPV | ||||
| Оборудование | Zenmuse H20T Широкий инфракрасный диапазон Тепловизионная камера | Zenmuse H20N Теле-инфракрасная камера Тепловизионная камера | ||
| Общии настройки | ||||
| Беспилотник | Matrice M300 RTK/Matrice M350 | |||
| Вес (включая беспилотник) | 7128 г | |||
| Область съемки | 895 мм | |||
| Время полета | 55 мин | |||
| Степень защиты | IP45 | |||
| Широкоугольная камера | 1/2.3″ CMOS, 12 MP | 1/2.7″ CMOS; Effective Pixels: 2M | ||
| Теле-/зум-камера | 1/1.7″ CMOS, 20 MP | 1/1.8″ CMOS; Effective Pixels: 4M | ||
| 23-кратный гибридный оптический зум | ||||
| Лазерный дальномер | дальность обнаружения 1200 м | |||
| Поддержка RTK | Поддерживает D-RTK2 & NTRIP | |||
| Обнаружение препятствий | 6 направленное двойное зрение + TOF | |||
| Тепловизионная камера | ||||||
| Оборудование | Mavic 3T | Matrice M30T | Zenmuse H20TШирокий инфракрасный диапазон Тепловизионная камера | Zenmuse H20NТеле-инфракрасная камера | Zenmuse H20NТепловизионная камера | |
| Инфракрасный детектор | Неохлаждаемый VOx микроболометр | |||||
| Размер пикселя | 12 мкм | |||||
| Длина волны инфракрасного излучения | 8-14 мкм | |||||
| Угол обзора | 61° | 61° | 40.6° | 45.5° | 12.5° | |
| Объектив | 9 мм | 9.1 мм | 13.5 мм | 12 мм | 44.5 мм | |
| Эквивалент формата | 40 мм | 40 мм | 58 мм | 53 мм | 196 мм | |
| Пространственное разрешение | 1.30 мРад | 1.30 мРад | 0.86 мРад | 0.97 мРад | 0.27 мРад | |
| Апература | f/1.0 | f/1.0 | f/1.0 | f/1.0 | f/1.2 | |
| Фокус | От 5 м до ∞ | От 5 м до ∞ | От 5 м до ∞ | От 5 м до ∞ | От 5 м до ∞ | |
| Сверхразрешение | Размер в обычном режиме : 640×512 Размер в режиме сверхразрешения: 1280×1024 | Не поддерживается | ||||
| Управление данными | ||||||
| Измерение температуры | Изотерма, предупреждение о высокой температуре, автоматическая калибровка FFC | |||||
| Индивидуальное измерение температуры | Есть | Не поддерживается | ||||
| Управление данными | Поддерживает DJI Thermal Analysis Tool (DATA 3.0), TSDK | |||||
| Расширенные функции | ||||||
| Открытые возможности | Поддерживает Cloud API development, PSDK, MSDK | |||||
| Обычное исполнение | ||||||
| Обычное исполнение | Легкая и компактная конструкция “все в одном”. 3* датчика, визуальный и тепловой датчики работают совместно. Для небольших компаний, подходит для контроля распределения и передачи электроэнергии. | Высокая адаптируемость к окружающей среде, возможность масштабирования. Подходит для сложных условий эксплуатации и высоковольтных распределительных и передающих сетей. | Флагманская многофункциональная платформа, полезная нагрузка может изменяться, поддерживает P1, L1, полезную нагрузку сторонних производителей. H20N предусматривает использование дистанционной инфракрасной тепловизионной камеры | |||
Руководство по техническому обслуживанию оборудования
Меры предосторожности при постоянном использовании
Датчик инфракрасной камеры очень точный и хрупкий. При ежедневном использовании инфракрасной камеры вам следует обращать внимание на следующее:
- Не направляйте объектив камеры на источники сильной энергии, такие как солнце, лава, лазерные лучи и т.д. В противном случае это может привести к ожогу инфракрасного датчика и необратимому повреждению.
- Температура объекта наблюдения должна быть ниже максимальной дальности действия инфракрасной камеры (например, 550°C в режиме низкого усиления), в противном случае это может привести к повреждению инфракрасной камеры.
- Не используйте фотокамеру под прямыми солнечными лучами, в плохо проветриваемых помещениях или вблизи источников тепла, таких как радиаторы и обогреватели.
- Не включайте и не выключайте карданную камеру часто, пожалуйста, перезагрузите устройство более чем через 30 секунд после выключения, в противном случае это повлияет на срок службы ядра камеры.
- Не прикасайтесь непосредственно к поверхности объектива руками и не царапайте покрытие объектива камеры твердыми предметами, в противном случае это приведет к размытию изображения камеры и ухудшению качества изображения.
- При чистке объектива фотокамеры обязательно протирайте его поверхность мягкой сухой тканью и не используйте для чистки щелочные чистящие средства.
Вот несколько примеров тепловизионных изображений, полученных с помощью M30Ts, тепловые датчики которых были повреждены в результате прямого воздействия солнечного света:
Рекомендации по восстановлению повреждений от высокой температуры
НЕ подвергайте объективы инфракрасной камеры воздействию сильных источников энергии, таких как солнце, лава или лазерный луч. Температура объекта наблюдения не должна превышать максимальную дальность действия инфракрасной камеры. Если камера сгорела из-за неправильного использования, пожалуйста, выполните следующие шаги для восстановления камеры:
Выполните калибровку FFC. После выполнения калибровки FFC обратите внимание, исчезают ли следы или пятна на экране мгновенно, это доказывает, что камера имеет высокую вероятность восстановления, и ее необходимо выключить и оставить в ожидании восстановления.
Восстановление. Время, необходимое для восстановления, зависит от степени повреждения камеры. Если это незначительный ожог, его можно устранить через 1-2 дня, а при сильном ожоге потребуется неделя или более.
Необратимый ущерб. Если после длительного ожидания повреждения все еще остаются серьезными, инфракрасная камера может быть безвозвратно повреждена, и ее необходимо отправить в ремонт.
Приложение A. Технические характеристики DJI Thermal
| Оборудование | Mavic 3T | Matrice M30T | Zenmuse H20T | Zenmuse H20N |
| Беспилотник | Matrice M350 RTK | |||
| Вес (включая беспилотник) | 909 г | 3770 г | 7298 г | 7348 г |
| Область съемки | 380.1 mm | 668 mm | 895 mm | |
| Инфракрасный детектор | Неохлаждаемый VOx -микроболометр | |||
| Размер пикселя | 12 мкм | |||
| Длина волны инфракрасного излучения | 8-14 мкм | |||
Оптическая система
| Оборудование | Mavic 3T | Matrice M30T | Zenmuse H20T | Zenmuse H20N Широкий инфракрасный диапазон Тепловизионная камера | Zenmuse H20N Телевизионная инфракрасная Тепловизионная камера |
| Угол обзора | 61° | 61° | 40.6° | 45.5° | 12.5° |
| Объектив | 9 мм | 9.1 мм | 13.5 мм | 12 мм | 44.5 мм |
| Эквивалент формата | 40 мм | 40 мм | 58 мм | 53 мм | 196 мм |
| Пространственное разрешение | 1.30 мРад | 1.30 мРад | 0.86 мРад | 0.97 мРад | 0.27 мРад |
| Апература | f/1.0 | f/1.0 | f/1.0 | f/1.0 | f/1.2 |
| Фокус | От 5 м до ∞ | От 5 м до ∞ | От 5 м до ∞ | От 5 м до ∞ | От 5 м до ∞ |
Тепловизионное изображение
| Оборудование | Mavic 3T | Mratice M30T | Zenmuse H20T | Zenmuse H20N Широкий инфракрасный диапазон Тепловизионная камера | Zenmuse H20N Телевизионная инфракрасная Тепловизионная камера | |
| Разрешение фотографии | 640 * 512 | 640 * 512 1280 * 1024 | 640 * 512 | 640 * 512 | 640 * 512 | |
| Формат фото | R-JPEG (16-бит) | R-JPEG | R-JPEG* (16 бит) | R-JPEG* (16 бит) | R-JPEG* (16 бит) | |
| Разрешение видео | 640*512 При скорости 30 кадров в секунду | 640 * 512 1280 * 1024 | 640*512 При скорости 30 кадров в секунду | 640*512 При скорости 30 кадров в секунду | 640*512 При скорости 30 кадров в секунду | |
| Формат видео | MP4 | MP4 | MP4 | MP4 | MP4 | |
| Цифровой зум | 28x | 2/5/10/20x | 1/2/4/8x | 2/4/8/16/32x | ||
Измерение температуры
| Оборудование | Mavic 3T | Mratice M30T | Zenmuse H20T | Zenmuse H20N Широкий инфракрасный диапазон Тепловизионная камера | Zenmuse H20N Телевизионная инфракрасная Тепловизионная камера | |
| Способ измерения температуры | Измерение в точке, измерение области | |||||
| Тепловая чувствительность (NETD) | ≤50 мК @ F1.1 | ≤50мК @ f/1.0 | ≤50мК @ f/1.0 | ≤50мК @ f/1.0 | ||
| Точность измерения температуры в инфракрасном диапазоне | ±2°C или ±2% (при использовании большего значения) | |||||
| Диапазон измерения температуры | -20°C to 150°C | -20°C to 150°C | -40°C to 150°C | -20°C to 150°C | -20°C to 150°C | |
| Диапазон измерения температуры (Режим с низким коэффициентом усиления) | От -20° до 450°C | От 0°C до 500°C | От -40°C до 550°C | От 0°C до 500°C | От 0°C до 500°C | |
| Изотерма | Поодерживается | Поодерживается | Поодерживается | Поодерживается | Поодерживается | |
| Уведомление о высокой температуре | Поодерживается | Поодерживается | Поодерживается | Поодерживается | Поодерживается | |
| FFC | В ручном и автоматическом режиме | |||||
| Цветовая гамма | White Hot/Black Hot/Tint/Iron Red/Hot Iron/Arctic/Medical/Fulgurite/ Rainbow 1/Rainbow 2 | |||||
Приложение В. Коэффициент излучения общей поверхности
| Поверхность объекта | Температура °C | Коэффициент излучения |
| Полированный алюминий | 100 | 0.09 |
| Окисленный алюминий | 25-600 | 0.10-0.40 |
| Отполированная латунь | 28 | 0.03 |
| Окисленная латунь | 200-600 | 0.59-0.61 |
| Полированное железо | 200 | 0.21 |
| Недавно обработанное железо | 20 | 0.44 |
| Железо оцинкованное | 28 | 0.23 |
| Фарфоровая глазурь | 23 | 0.92 |
| Вода | 0-100 | 0.95-0.96 |
| Резина | 20 | 0.95 |
| Дерево | – | 0.78 |
| Бетон | – | 0.94 |
| Изоляция | – | 0.91-0.94 |
| ПВХ | 70 | 0.93-0.94 |
Примечание: Коэффициенты излучения для некоторых изделий меняются в зависимости от температуры.
Такие материалы, как нержавеющая сталь, другие металлы и керамика с гладкими поверхностями, в значительной степени отражают и преломляют тепловое излучение окружающей среды, и значения их температуры не могут точно отражать температуру самого объекта.
Коллеги! Если у вас остались вопросы по данному материалу или вы хотите обсудить какие-то другие темы, касающиеся промышленных беспилотных технологий, присоединяйтесь к нашему телеграм-чату специалистов.