Наверняка Вы когда-нибудь задавались вопросом «Как эффективно контролировать запасы материала или сырья на объекте?». Это одна из первостепенных задач, которая стоит перед специалистами, работающими в сфере AEC (Архитектура, Инжиниринг, Строительство), в горнодобывающей промышленности, в сельском хозяйстве и многих других областях.

Знание объемов запасов позволяет эффективно управлять активами, избегая как избытка, так и дефицита материалов и продукции. Обычно для планового контроля и точного подсчета запасов требуется значительное количество времени и строгое соблюдение правил безопасности на объекте. Все это создает дополнительные трудности и препятствия к эффективному управлению. Решение есть – применение беспилотных технологий позволяет подсчитывать запасы просто, быстро и безопасно.

Что подразумевается под запасами?

В зависимости от специфики предприятия под запасами понимают разного рода материалы, оборудование, продукцию и сырье. Это могут быть руды горнодобывающего карьера, песок и щебень при строительстве дорог, грузовые контейнеры для перевозок, железобетонные изделия на производстве и так далее. Такие запасы легко измеряются с помощью беспилотника.

В горнодобывающей промышленности управление складируемыми запасами является важным фактором при покупке, продаже материалов или оценке стоимости участка. В строительной отрасли беспилотники помогают отслеживать расход строительного материала и организовывать логистику на площадке, а также проводить подсчеты материалов в зависимости от поставленных задач с этапа изысканий и земляных работ. В сельском хозяйстве контроль за запасами фуража позволяет молочным и мясным фермам своевременно определять сроки для закупки или заготовки зерна, комбикорма, сена и соломы.

Рабочий процесс измерения запасов с беспилотником

Рассмотрим подробно шаги по использованию беспилотных летательных аппаратов для измерения запасов:

Подбор беспилотного оборудования

При выборе беспилотника для измерения запасов необходимо учитывать два основных условия: четкость изображения и точность получаемых данных.

Четкость изображения может быть достигнута за счет камеры с большой матрицей, наличия механического затвора, высококачественной оптики и достаточного количества мегапикселей (хотя это не единственный фактор).

Что касается точности получаемых данных, то установка на беспилотник GNSS-приемника значительно повышает точность съемки за счет большего количества спутников. Кроме того, данные, обработанные с помощью RTK, могут достигать уровня, близкого к абсолютной точности. Это означает, что сбор данных будет происходить с минимальными погрешностями, что особенно важно при проведении полетов над одними и теми же складируемыми запасами. В то время как общее расположение складов и карьеров редко меняется со временем, груды на этих площадках постоянно растут или уменьшаются. При отсутствии RTK или GCP карты могут смещаться на несколько десятков сантиметров, что приводит к неточным измерениям запасов при расчете изменений на две разные даты.

Еще один аспект определения подходящего беспилотника – лучшее понимание собственного участка. Размер участка и окружающая среда могут повлиять на необходимость выбора беспилотника с более продолжительным временем полета, более высоким IP-рейтингом защиты оборудования или даже сменной полезной нагрузкой для измерения запасов в густой растительности с помощью LiDAR посредством технологии воздушного лазерного сканирования (ВЛС).

Для многих клиентов, измеряющих складируемые запасы, наиболее подходящим беспилотником является один из ведущих в отрасли, мощный и складной, Mavic 3 Enterprise. Благодаря большому размеру матрицы 4/3″ и возможности производить 20Мп снимки, соотношение цены и качества у данного аппарата является лучшим на рынке промышленных беспилотных технологий. Для обеспечения максимальной точности Mavic 3 Enterprise может быть опционально оснащен модулем RTK, обеспечивающим более точную геометку снимков, а наличие высококачественного механического затвора минимизирует возможную размытость или неточности изображения при проведении съемки. Таким образом, цена на Mavic 3 Enterprise при представленном функционале и возможностях является весьма привлекательной.

Для более сложных или крупных объектов отлично подойдут DJI Matrice 350 RTK и фотограмметрическая камера Zenmuse P1. Модель P1 оснащена полнокадровой камерой, выполняющей съемку с разрешением 45Мп. Это позволяет выполнять снимки на большей высоте по сравнению с Mavic 3 Enterprise при сохранении точности собираемых данных и увеличении площади покрытия съемки. P1 также, как и камера дрона M3E, оснащена механическим затвором, обеспечивающим высокий уровень точности. В Matrice 350 RTK предусмотрена возможность смены полезной нагрузки, поэтому если на участке имеется густая растительность, закрывающая складируемые запасы, то измерения все равно можно выполнить, но для более высокой точности потребуется LiDAR. Полезная нагрузка лазерный сканер Zenmuse L1 поможет собрать точные данные для создания облака точек, которое может быть использовано для измерения запасов. Обычно при применении лидара для измерения груд и отвалов с растительностью необходимо создать ЦММ, на основе которой будут проводиться измерения.

Создание миссии

При измерении складируемых запасов с помощью автоматизированных полетов с БПЛА необходимо заранее планировать картографическую миссию. Для этого в приложении DJI Pilot 2 на контроллере выберите опцию Flight Route в правой части экрана. Далее выберите пункт Create a Route (Создать маршрут) и, когда появится соответствующий запрос, выберите опцию Mapping (Картирование).

Убедитесь, что контроллер подключен к Интернету, а затем выполните масштабирование объекта. При выборе камеры будет сгенерирован автоматический маршрут полета. Перетащите белые точки на границе полигона, чтобы охватить область, которую вы хотите облететь.

После того, как полигон будет охвачен, необходимо обратить внимание на некоторые настройки миссии. Убедитесь, что функция Smart Oblique выключена (данные о складируемых запасах должны сниматься только в направлении NADIR на землю). Включите функцию Terrain Follow, если у вас происходят большие изменения рельефа. Дрон Mavic 3 Enterprise может использовать функцию Terrain Follow в режиме реального времени, но также поддерживается и импорт DSM.

Далее необходимо задать высоту полета. Рекомендуемая высота полета при работе со складскими комплексами составляет около 75 метров. Высота более 75 метров не позволит правильно отметить наземные контрольные точки (GCP) или контрольные пункты, а наоборот более низкая увеличит время выполнения полетного задания. Дрон Mavic 3 Enterprise может похвастаться поразительной продолжительностью полета в 42 минуты с установленным модулем RTK. Поэтому, если площадь Вашего участка не превышает 8 гектаров, рекомендуется летать ниже для получения снимков с более высоким разрешением. Благодаря интервалу съемки 0,7с и механическому затвору полеты могут выполняться на максимальных скоростях, что значительно экономит время на выполнение задачи.

Важный момент – при полете оптимизация рельефа должна быть отключена. Для анализа запасов можно использовать только снимки NADIR.

В разделе «Advanced Settings» можно изменить значения Side Overlap и Front Overlap. Мы рекомендуем оставить значения по умолчанию (70% sidelap и 80% frontlap).

Когда все готово, сохраните миссию, а затем воспроизведите ее. В результате откроется контрольный список предполетной подготовки с последними настройками миссии. На второй странице Вы увидите опции настроек камеры. Для начинающих пользователей мы рекомендуем использовать режим Auto. Если у Вас возникают проблемы с яркостью изображения или длинной выдержкой, Вы можете перевести камеру в режим M (Manual), изменить выдержку до 1/1000 минимум и отключить Dewarping. Фиксируя выдержку на 1/1000, можно свести к минимуму размытость движения, но если изображение слишком темное, то во время полета можно отрегулировать ISO. Теперь Вы готовы к проведению полёта!

Обработка данных в DJI Terra

После того как съемка объекта завершена, наступает время обработки данных. Извлеките карту памяти micro SD и вставьте ее в компьютер. Запустите DJI Terra. На вкладке Reconstruction (Реконструкция) в левом нижнем углу выберите New Mission (Новая миссия). После выбора Visible Light будет создан новый проект.

Для импорта снимков выберите значок папки (справа вверху). В результате появится информация о местоположении каждого снимка. Если на месте съемки были установлены опорные точки или контрольные точки, воспользуйтесь инструментом GCP Management, чтобы отметить их. Поскольку в Matrice 350 RTK и Mavic 3 Enterprise используется RTK, GCP не требуется, однако для проверки точности съемки всегда рекомендуется использовать контрольные точки.

Переключите режимы 2D Map и 3D Map и выберите типы файлов, которые необходимо экспортировать из каждого из них. Затем выберите Run Reconstruction. После завершения обработки данных складируемые запасы готовы к измерению.

Нажмите для увеличения

Анализ запасов

При просмотре карты или модели используйте инструмент «Annotation and Measurement» (Аннотации и измерения) в правом нижнем углу (возможно, потребуется прокрутка вниз). Функция «Annotation and Measurement» в DJI Terra позволяет навести «булавку» и получить координаты места, измерить расстояние до груды, измерить площадь на карте или объем многоугольника.

Чтобы измерить интересующую груду, выберите инструмент «Volume» (Объем) и щелкните вокруг отвала. После двойного щелчка для завершения аннотации DJI Terra вычислит объем запасов.

После расчета груды/отвала на выходе получаются объемы разреза и заполнения. Вы также можете изменить «Base Plane» (Базовая плоскость) на один из двух вариантов:

Mean Plane (Средняя плоскость): При этом рассчитывается дно груды путем усреднения высоты по всей аннотации. Это рекомендуемое значение для большинства отвалов и наиболее точное для отдельно располагающихся запасов.
Lowest Point (Самая низкая точка): Часто отвалы находятся в бункерах или прижаты к стенам. Lowest Point позволяет измерять базовую плоскость по самой низкой точке возвышения в отвале, поскольку нельзя измерить заднюю часть бункера.

После расчета аннотации можно сохранить ее, чтобы сохранить запись о конкретной груде. Аннотации могут быть экспортированы в виде одного листа xlsx, содержащего название аннотации, используемую базовую плоскость, значения разреза и заполнения.

Экспорт данных

Хотя DJI Terra обладает функциональностью, позволяющей вести учет складируемых запасов, часто клиенты предпочитают импортировать данные в выбранную ими программную платформу. При экспорте важно знать, какой тип слоя данных поддерживает выбранная вами программа. Для измерений запасов наиболее распространенным вариантом экспорта в формате 2D является изображение в формате Tiff. Для 3D большинство программ для анализа запасов вместо 3D-сетки используют облако точек, обычно в формате las.

Чтобы экспортировать карту или модель, вернитесь на главный экран и выделите свой проект. Выберите опцию «Export» (Экспорт) и укажите, какие слои данных необходимо экспортировать.

Решения сторонних производителей

Наиболее распространенным программным обеспечением для анализа земляных работ и отвалов для специалистов области AEC и горнодобывающей промышленности является Trimble Business Center.

Другим вариантом является обработка данных с беспилотника одним из наших партнеров по обработке. Компании DroneDeploy и Propeller Aero имеют надежные инструменты для измерения запасов. Хотя это ПО обычно стоит дороже, чем DJI Terra, оно обладает расширенным функционалом, а данные хранятся в облаке. Одним из примеров инструментов анализа запасов от DroneDeploy является возможность измерения складируемых запасов во времени, просмотра контурных линий, а также назначения плотности и стоимости материалов.

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.