УФ-камера ZH480-mini для БПЛА

УФ-камера ZH480-mini: диагностика и инспекция высоковольтных энергосетей с БПЛА

UVIRSYS ZH480-mini — двухспектральная УФ-камера, которая монтируется поверх фюзеляжа малогабаритных БПЛА и решает задачу дистанционной визуализации и выявления коронных и частичных разрядов на высоковольтном оборудовании. Решение разработано для служб диагностики, эксплуатационных бригад и инжиниринговых подрядчиков, отвечающих за техническое состояние ЛЭП, подстанций, генераторов и контактной сети. 

Прибор работает в солнечно-слепой полосе 240–280 нм — области УФ-спектра, где естественный солнечный фон практически отсутствует, что позволяет фиксировать разрядную активность в дневное время без ложных срабатываний. Инспекция ведется не только в УФ-спектре, но и одновременно в диапазоне RGB камеры 4K, а алгоритм на основе ИИ совмещает оба потока в единый кадр. В результате оператор видит точное местоположение дефекта на фотоизображении объекта. 

От предшественников и ручных аналогов ZH480-mini отличает малая масса 300 грамм — минимальный показатель среди УФ-камер, интегрируемых с БПЛА. Это позволяет устанавливать камеру на дроны класса DJI Matrice 4 без существенного снижения летных характеристик и автономности. Интеграция реализована через верхний поворотно-наклонный механизм PTZ с использованием штатных каналов управления и передачи данных носителя, поэтому отдельный наземный модуль не требуется. 

Технические особенности УФ-камеры ZH480-mini

Солнечно-слепой УФ-диапазон 240–280 нм

Солнечный спектр в диапазоне UVC ниже 280 нм поглощается озоновым слоем и не достигает поверхности Земли. Это означает, что естественный УФ-фон в полосе 240–280 нм близок к нулю. Коронный разряд, напротив, излучает в этой полосе — ионизация воздуха сопровождается флуоресценцией азота с пиками в УФ-диапазоне. Камера ZH480-mini работает именно в этом слепом окне, а любой зафиксированный УФ-сигнал с высокой вероятностью является следствием электрического разряда, а не солнечной засветки. Данный функционал предоставляет возможность проводить инспекцию ЛЭП с УФ-камерой в светлое время суток, в ясную погоду и без необходимости ночных вылетов. 

Двухспектральная съемка УФ 1080P + RGB 4K

Камера оснащена двумя независимыми сенсорами: УФ-матрицей с разрешением 1080P и RGB-сенсором с разрешением 4K. Оба канала работают одновременно, поэтому за один пролет БПЛА собирает данные о разрядной активности и визуальное изображение объекта. Двухспектральная съемка убирает необходимость отдельных вылетов для УФ и визуальной инспекции, обеспечивая пространственную привязку дефекта к конкретному элементу конструкции.

Наложение изображений с помощью алгоритма ИИ

Совмещение УФ и RGB кадров реализовано через алгоритм высокоточной регистрации изображений на основе ИИ. Алгоритм сопоставляет координаты УФ-сигнала с пикселями видимого изображения и накладывает разрядную активность на фотографическое изображение объекта. Точность наложения составляет до 0,5 мрад, что позволяет оператору видеть на экране объект с маркированными зонами коронного разряда и определять на каком именно изоляторе, проводе или фитинге происходит разряд. 

Количественный анализ: подсчет фотонов

Метод подсчета фотонов преобразует качественное обнаружение разряда в количественную оценку. Камера фиксирует каждый УФ-фотон, попадающий на матрицу, и подсчитывает их количество в заданной области интереса за единицу времени. Для анализа доступны пять типов ROI:

Подсчет фотонов позволяет отслеживать динамику развития дефекта во времени, сравнивать интенсивность разрядов на идентичных узлах и формировать приоритеты обслуживания.

Доступна пороговая сигнализация и классификация дефектов

Камера поддерживает настройку предустановленных порогов по количеству фотонов. При превышении порога система формирует сигнализацию и присваивает дефекту класс. Классификация основана на интеграции подсчета фотонов с заданными критериями — это автоматизирует первичную сортировку результатов и снижает зависимость от субъективной оценки оператора. 

Параметры съемки: зум, регуляция и отображение

Оптический зум УФ-канала от 1x до 4x синхронизирован с RGB-изображением — при увеличении масштаба оба потока масштабируются согласовано, что сохраняет точность наложения. Зум позволяет детально осмотреть конкретный узел с безопасной дистанции 10–15 метров без приближения дрона к оборудованию под напряжением. 

Усиление УФ-сигнала регулируется в диапазоне от 0 до 100%, что позволяет адаптировать чувствительность камеры к условиям конкретной инспекции: на участках с фоновым УФ-излучением, например при высокой влажности, усиление снижается для минимизации ложных срабатываний, а при осмотре удаленных объектов — повышается для фиксации слабых разрядов. 

Камера поддерживает 12 цветов для визуализации коронного разряда на совмещенном изображении. Выбор цвета позволяет выделить разрядную активность на фоне объекта с максимальным контрастом в зависимости от цветовой гаммы обследуемого оборудования и условий освещения. Камера сохраняет фото в формате JPG и видео в формате MP4 с разрешением 1080P на TF-карту объемом 64 ГБ. Запись ведется параллельно с трансляцией на пульт оператора, что обеспечивает дублирование данных.

Эксплуатационные параметры

Масса ZH480-mini в 300 грамм  является минимальным показателем среди УФ-камер для БПЛА. Ее низкий вес позволяет устанавливать камеру на дроны DJI Matrice 4-серии без существенного снижения времени полета. Камера монтируется поверх фюзеляжа БПЛА через высокоточный поворотно-наклонный механизм PTZ. Управление камерой ведется с пульта RC Plus 2 с приложением DJI Pilot 2, ровно также как и полетом.

Камера рассчитана на работу в диапазоне температур от −20 до +55 °C, что соответствует условиям осенне-зимнего периода в умеренном климате России. Ударостойкость и стабильность подвеса обеспечивают чистую съемку при вибрациях и турбулентности в полете.

Сферы применения УФ-камеры ZH480-mini

Инспекция линий электропередачи

Коронный разряд на ЛЭП — наиболее частая задача для ZH480-mini. БПЛА с УФ-камерой пролетает вдоль высоковольтных линий на расстоянии 10–15 метров от проводов, осматривая изоляторы, арматуру, контактные соединения и сами высоковольтные провода ЛЭП. Верхний PTZ обеспечивает обзор траверс и гирлянд с оптимального ракурса: снизу и сбоку, где разрядная активность на изоляторах наиболее заметна. Камера фиксирует коронный разряд на проводах и изоляторах, маркирует дефект на 4K-фото и сохраняет данные для последующего анализа. Результаты инспекции позволяют эксплуатирующим организациям планировать ремонт ЛЭП на основе фактического состояния, а не регламентного графика.

Обследование подстанций

Диагностика электрооборудования подстанции включает осмотр высоковольтных вводов трансформаторов, выключателей, разъединителей, шинных мостиков и изоляционных конструкций. На одной подстанции камера может фиксировать десятки источников УФ-излучения. Пороговая сигнализация и классификация дефектов позволяют автоматически отсеять фоновую засветку и выделить критичные источники коронного разряда. Подсчет фотонов в режимах ROI разного размера дает возможность сравнивать интенсивность разрядов на однотипных узлах и определять приоритеты технического обслуживания высоковольтных установок.

Осмотр генераторов

Коронный разряд и электрические разряды на обмотках статора и выводных шинах генераторов — частый признак деградации изоляции, который может привести к пробою и аварийному останову агрегата. ZH480-mini, установленный на БПЛА, облетает генератор снаружи на безопасной дистанции, фиксируя УФ-активность на высоковольтных выводах. 4K RGB-канал одновременно документирует визуальное состояние оборудования — трещины, следы перегрева, коррозию. Совмещенный кадр дает комплексную картину для диагностики технического состояния электрооборудования без остановки генератора.

Мониторинг контактной сети железных дорог

Контактная сеть электрифицированных железных дорог представляет собой протяженную высоковольтную инфраструктуру с большим количеством изоляторов, струн, фиксаторов и контактных проводов. БПЛА с УФ-камерой пролетает вдоль перегона, осматривая контактную подвеску сверху — это ракурс, невозможный или недопустимый при наземном осмотре с путейской машины. Коронный разряд на изоляторах контактной сети указывает на загрязнение или механические дефекты, которые при отсутствии ремонта приводят к пробою и нарушению движения поездов. 

Предотвращение лесных пожаров

Коронный разряд на высоковольтных опорах ЛЭП, проходящих через лесные массивы, является потенциальным источником возгорания. Искрение и дуговые процессы при деградации изоляции в сухую погоду могут воспламенить сухую траву и лесную подстилку под линией. Регулярный облет ЛЭП с УФ-камерой на дроне позволяет выявлять участки с повышенной разрядной активностью до того, как разряд перейдет в дуговой и вызовет возгорание. Это особенно актуально в пожароопасный сезон на участках прохождения высоковольтных линий через лесные и торфяные зоны. 

Техническое обслуживание высоковольтных установок

Типовые промышленные высоковольтные установки включают заводские подстанции, испытательные стенды, оборудование электролизных цехов. Все они требуют периодической диагностики электрооборудования. ZH480-mini на БПЛА обеспечивает быстрый осмотр без необходимости организации лесов, подъемников или отключения оборудования. В целом такие современные методы диагностики электрооборудования на основе УФ-визуализации относятся к неразрушающему контролю, ведь обследование проводится под рабочим напряжением, без вывода оборудования из эксплуатации. 

Сравнительная таблица ZH480-mini на БПЛА и ручной УФ-камеры

Сценарий применения УФ-камеры ZH480-mini