Профессиональные беспилотники: возможности применения и сферы
Оглавление
Современные БПЛА, также называемые беспилотными платформами – воздушные агрегаты, управляемые оператором с земли. Применяются во многих сферах: от составления кадастровых планов до промышленной геологоразведки и анализа почвы.
Промышленный беспилотник с тепловизором Matrice 30T
Промышленные беспилотные платформы могут выполнять широкий спектр задач за короткий промежуток времени за счет разных полезных нагрузок – систем лазерного сканирования, камер, тепловизоров и так далее.
Аэрофотосъемка с DJI Matrice 350 и фотограмметрической камерой Zenmuse P1
Профессиональные беспилотные аппараты отличаются от обычных дронов рядом важных особенностей:
- Обладают значительно большей дальностью и высотой полета, имеют более надежный канал управления.
- По сравнению с любительскими дронами могут находиться в воздухе продолжительное время. Профессиональные беспилотники комплектуются мощными аккумуляторными батареями, некоторые модели могут работать за счет жидкотопливных двигателей в сочетании с электрогенераторами.
- Значительно повышена надежность летных миссий. У профессиональных БПЛА часто присутствует возможность возврата в точку старта за счет автопилота, система мягкого приземления и другой функционал, позволяющий обеспечить безопасность дрона.
- Качество оборудования. Камеры высокого разрешения с многократным оптическим и цифровым зумом размещаются на трехосевых подвесах с гидростабилизацией. Это позволяет добиться высокого качества съемки даже при работе на больших высотах.
- Возможность нести сменяемую, в зависимости от типа миссии, полезную нагрузку. Существуют модели дронов, на которых можно размещать сразу несколько дополнительных устройств. Это позволяет выполнять сразу несколько типов работ за одно полетное задание.
- Программное обеспечение. Если обычные дроны позволяют только снимать с воздуха, то профессиональные БПЛА предназначены для других задач. Это могут быть работы по построению трехмерных моделей местности, анализу состава воздуха, определению геомагнитного поля и так далее. В каждом из этих случаев полезная нагрузка дрона собирает данные, которые передаются на наземную станцию для дальнейшей обработки.
Часто можно встретить термин «промышленные БПЛА». По сути, это профессиональные БПЛА, которые используются для работ в какой-либо промышленности.
Типы и сферы применения профессиональных БПЛА
В целом БПЛА можно разделить на три типа, у каждого из которых своя сфера применения:
1. Дроны с вертикальным взлетом и посадкой, работающие за счет подъемной силы винтов. Это так называемые «коптеры»: бикоптеры (дроны с двумя винтами), трикоптеры (с тремя винтами), квадрокоптеры (с четырьмя винтами), гексакоптеры (с шестью винтами), октокоптеры (с восьмью винтами). В профессиональных дронах для каждого из винтов используется свой собственный независимый привод, что позволяет избежать аварии при выходе из строя одного винта или мотора. Коптеры отличаются очень высокой маневренностью: такой БПЛА может проводить обследование или съемку самых сложных участков.
2. Беспилотные аппараты с жестким крылом, они же дроны «самолетного» типа. В отличие от мультироторных коптеров, такие дроны не могут подниматься в воздух без специального пускового устройства или подготовленной взлетной площадки. Зато такие БПЛА незаменимы, если нужно за небольшое время проинспектировать большую открытую территорию. Они обладают высокой скоростью и за счет аэродинамики жесткого крыла могут оставаться в воздухе значительно дольше, чем коптеры.
Беспилотник самолетного типа SenseFly EBee X Источник: sensefly.aero
3. Существует также ограниченное количество моделей дронов, в которых конструкторы пытаются совместить достоинства коптеров и БПЛА с жестким крылом и по возможности устранить их недостатки. К таким моделям относятся конвертопланы и винтокрылы – эти дроны сочетают «самолетную» конструкцию, но оборудованы винтами на крыльях. Винты позволяют им взлетать с неподготовленных площадок, а жесткое крыло – долго держаться в воздухе. Однако конструкция винтов таких БПЛА менее надежна, чем у коптеров, и их сложнее обслуживать. Конвертопланы применяются на местностях со сложным рельефом, когда нужно преодолевать большие расстояния, но важна маневренность и возможность зависать в воздухе.
Гибридный метеорологический винтокрыл Aerosonde
от компании Textron Systems
Источник: textronsystems.com
Достоинства и недостатки разных типов дронов
Тезисно обозначим плюсы и минусы каждого из типов беспилотных аппаратов.
БПЛА с жестким крылом
Плюсы:
- надежность конструкции
- большая продолжительность, высота, скорость полета
- быстрый сбор данных
Минусы:
- менее маневренны, не могут зависать в воздухе
- часто требуют катапульты для запуска или взлетной полосы
- крупные БПЛА сложно транспортировать за счет габаритов (размах крыла)
- для крупных БПЛА также требуется обустроить ангар для простоя между летными миссиями
Беспилотник самолетного типа Delair UX11
Источник: delair.aero
Мультироторные БПЛА
Плюсы:
- малое время подготовки для работы в полевых условиях
- вертикальный взлет и посадка
- маневренность, способность зависать в воздухе
- удобная транспортировка (дроны часто имеют складную конструкцию) и хранение
- большой ассортимент моделей, можно выбрать устройство для любой цели
Минусы:
- ограничено время полета, требуется частая замена/зарядка аккумуляторных батарей
- при полете винты могут создавать вибрацию, требуется подвес со стабилизатором
- относительно небольшая дистанция полета и скорость
DJI Matrice 300 RTK + тепловизионная камера Zenmuse H20T
Гибридные БПЛА
Плюсы:
- сочетают вертикальный взлет и посадку с хорошей скоростью и дальностью
- могут зависать в воздухе
Минусы:
- сложность в обслуживании из-за конструкции поворотных винтов
- малый модельный ряд, могут возникнуть сложности при выборе БПЛА под конкретные задачи
Гибридный картографический беспилотник с возможностью вертикальной посадки WingtraOne
Источник: wingtra.com
Как выбирать профессиональный БПЛА?
Обследование технического состояния промышленной инфраструктуры с Matrice 350 RTK
Прежде всего нужно определиться с целями, для которых предназначен дрон. К примеру, для продолжительных полетных миссий на большие расстояния, контрольных работ на открытых строительных площадках и мониторинга опасного производства на предприятии не подойдет один и тот же беспилотник. Выбор зависит от потребностей и специфики работы.
Выбрав подходящий для специфики работ тип беспилотника, стоит внимательно изучить летные характеристики и конструктивные особенности:
- сколько времени дрон может находиться в воздухе без зарядки/дозаправки
- территорию какого размера можно обследовать за полетную миссию (это зависит от скорости и высоты полета, дальности каналов управления и передачи данных)
- как осуществляется управление дроном, есть ли возможность задавать автоматические пилотные задания, будет ли БПЛА возвращаться в точку старта при потере связи и так далее
- какова взлетная масса агрегата, сколько модулей полезной нагрузки и какой ее вес сможет поднимать дрон. Как это скажется на его времени полета (больше масса – меньше эффективное время миссии)
- если дрон работает от аккумуляторных батарей – как быстро происходит зарядка, есть ли возможность быстрой замены АКБ. Сколько батарей может одновременно заряжать станция
- масса и габариты беспилотника, возможные сложности при его транспортировке и хранении
- время подготовки к полетной миссии: как быстро разворачивается комплекс в полевых условиях
- какое программное обеспечение используется для управления и для сбора данных, насколько оно совместимо с программами для анализа, которые используются в компании
Стоит также помнить о безопасности при эксплуатации БПЛА:
- какие материалы в основе конструкции дрона, насколько она ударопрочная, как защищены винты
- каков класс защиты от пыли и влаги
- как определяется место нахождения БПЛА в случае аварийной посадки
- при гидрологических работах – герметичен ли корпус дрона, есть ли термоконтроллеры
- при полетных миссиях в ночное время – есть ли интегрированный проблесковый маячок
Промышленный дрон с тепловизором
DJI Matrice 30T
Полезная нагрузка
В зависимости от целей использования БПЛА оборудуются разными типами полезной нагрузки:
- Камеры, оборудование для фотограмметрии
- Специализированые подвесы: лидары, тепловизоры, мультиспектральные сенсоры, ультрафиолетовые и инфракрасные датчики, магнитометры, газоанализаторы, эхолоты
- Оборудование для захвата и сброса грузов
Профессиональная фотограмметрическая камера Zenmuse P1 на беспилотной платформе Matrice 300 RTK
Примеры профессиональных полезных нагрузок
Профессиональные беспилотники с полезными нагрузками могут использоваться не только в промышленных и мониторинговых миссиях, но и для выполнения других важных задач:
При использовании на ремонтных предприятиях и техническом обслуживании авиационной техники (например, при неразрушающем контроле обшивки фюзеляжа) – дополнительные датчики препятствий, камеры для работ в помещениях ангарного типа.
При работах в аварийных зонах плотной застройки – термальные камеры, датчики давления, датчики дыма и газа, системы пожаротушения. Дроны могут работать в опасных условиях, быстро найти источник возгорания и локализовать его.
При поисковых операциях дроны оборудуются датчиками низкой освещенности. В качестве дополнительной полезной нагрузки на беспилотник может устанавливаться прожектор, громкоговоритель с предзаписанным сообщением и другое оборудование. Современные дроны могут обследовать поисковый квадрат 500 на 500 метров за 10-15 минут в зависимости от модели устройства и переносимой полезной нагрузки.
В сельском хозяйстве применяются устанавливаемые на БПЛА баки с опрыскивателями для обработки посадок, а также камеры для параллельной съемки в обычном и инфракрасном диапазоне для получения карты вегетационных индексов. Разрабатывается полезная нагрузка для засева полей мелкосеменными культурами при помощи дронов.
В животноводстве дроны эффективно применяются для поиска пропавшего скота. Если речь идет о диких животных, то дроны нередко используются экологами для отслеживания миграции популяций, их состояний и наличия корма в естественной среде.Выводы
Практическое применение дронов в промышленной и хозяйственной области становится все более востребованным. По мере того, как развивается аппаратная составляющая БПЛА, появляются новые типы полезной нагрузки для использования в разных отраслях. Беспилотные аппараты за счет быстрой работы на обширных территориях и возможности автоматизировать рутинные задачи позволяют значительно экономить время. Точность измерительного оборудования также растет, а программное обеспечение дорабатывается под существующие потребности.
Визуальная инспекция ветрогенераторов
с БПЛА Matrice 350 RTK
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.
