Bezpilotné lietajúce systémy drony

Bezpilotné lietajúce systémy drony sú vybavené dvoma alebo viacerými rotormi. V praxi sú najviac využívané drony so štyrmi, šiestimi a ôsmimi rotormi. Drony používajú pevné vrtule, takže riadenie ich pohybu sa dosahuje zmenou rýchlosti každého rotora. Drony na diaľkové ovládanie sa využívajú čoraz častejšie a používajú ako dostupné zariadenia na letecké snímkovanie.

Existuje mnoho typov dronov a jednotlivé typy sú všeobecne klasifikované a pomenované podľa počtu rotorov; ak má dron napríklad štyri rotory, ide o quadrocopter, ak šesť rotorov, hexacopter, ak osem rotorov, tak je to octocopter. Viac rotorov znamená vyšší výkon, väčšiu nosnosť a dlhší čas letu (môže niesť viac batérií), nevýhodou však je, že čím viac motorov a batérií, tým je lietajúci robotický systém drahší [1].

Zariadenia na inštaláciu na drony

Kamerový systém – ak je dron vybavený kamerou, možno využiť GPS modul na automatické fotografovanie zvoleného objektu, pričom možno v mape označiť snímaný objekt a požadovanú výšku, z ktorej má byť objekt snímaný. Stabilizačný mechanizmus automaticky nastaví uhol kamery tak, aby bol objekt v zábere. Táto funkcia sa využíva na snímanie napr. stavieb – kostolných veží alebo inak ťažko prístupných miest.

Senzory – ďalej možno drony doplniť rôznymi senzormi, ktorými možno merať rôzličné veličiny. Limitujúcim faktorom je iba hmotnosť senzora a meracej aparatúry. Možnosti využitia sú široké: koncentrácia častíc v atmosfére, teplota, tlak, vlhkosť, radiácia, inverzná hladina a pod.

Termokamera – pri vybavení dronov termokamerou s bezdrôtovým prenosom obrazu možno dron využiť na snímanie objektov s rizikom tepelných únikov, prípadne prehrievania technologických zariadení.
Laserový skener – ako súčasť antikolízneho systému môže byť využitý aj ako diaľkomer. Pri použití presnej inerciálnej jednotky a GPS možno potom skenerom merať tvar okolitého terénu, obsah výkopov, vyťaženej horniny z povrchových lomov, rozmery háld a pod. [3].

Robotické rameno – inštalácia robotického ramena na dron umožní pri údržbe napr. vysielačov dopravu potrebných nástrojov, materiálu alebo náhradných komponentov údržbárovi.

Oblasť použitia v priemysle

Oblasť použitia dronov pri inšpekčnej činnosti je široká a možné ich využiť v podstate vo všetkých oblastiach priemyslu.

Príklady použitia:

  • Inšpekcie nadzemných rozvodov – na inšpekciu elektrického vedenia alebo iných nadzemných rozvodov možno využiť GPS modul dronov a k tomu príslušný softvér, kde po zadaní trajektórie so zadefinovanou rýchlosťou a výškou letu dron samostatne vykoná let s videozáznamom. 
  • Inšpekcia veterných turbín – pri odstavenej veternej turbíne je možná kontrola listov vrtule a ich prípadného poškodenia a opotrebenia.
  • Inšpekcia solárnych panelov – využitím termokamery zavesenej na drone je možná kontrola veľkoplošných solárnych elektrární v relatívne krátkom čase.
  • Inšpekcia mostových konštrukcií – kamera so svetelným zdrojom inštalovaná na drone umožňuje vykonávať inšpekciu neprístupných alebo ťažko dostupných miest na mostoch: kontrola pilierov, vozovky zospodu, závesných konštrukcií. Pravidelná inšpekcia kritických bodov systému mostu je základom dobrej prípravy pre prípadné budúce úlohy údržby.
  • Inšpekcia ropovodu a plynovodu – pri použití termokamery so záznamom úniku uhľovodíkových plynov možno odhaliť únik na miestach, ktoré sú zo zeme ťažko dostupné.
  • Teplotné analýzy pomocou termokamery – umiestnenie termokamery na drone má množstvo možností; túto zostavu možno využiť napr. v petrochemickom priemysle pri analýze úniku tepla či prehrievania technologických zariadení, ako sú rôzne kolóny, absorbéry, adsorbéry atď.

Ako už bolo spomenuté, možností, ako využiť dron pri inšpekčných činnostiach, je veľa; ide o zvolenie vhodného zariadenia, ktoré možno inštalovať na drone. Drony možno vyslať aj na kontrolu zaplavených technologických zariadení alebo do oblastí so zvýšenou radiáciou.

Príklady snímkovania, ktoré uskutočnili autori príspevku sa nachádzajú v galérii pod článkom.

Limitujúce faktory použitia dronov

Limitujúcimi faktormi použitia dronov pri inšpekčnej činnosti v priemysle sú v podstate len meteorologické podmienky a skúsenosti pilota, ktorý tréningom a praktickými meraniami získava ďalšie a ďalšie skúsenosti. Meteorologické podmienky sú hlavne:

  • rýchlosť a poryvy vetra,
  • zrážková činnosť – dážď, sneh, krupobitie,
  • hmla, 
  • teplota okolia – silné mrazy atď.

Preto predstavujú najväčšiu prekážku nasadenia dronov pri inšpekčnej činnosti.

Záver

Letecké snímkovanie s využitím rôznych zariadení je široko využívané medzi technikmi, ekológmi alebo bezpečnostnými zložkami. Konvenčné letecké prostriedky sa na tieto účely javia zbytočne predražené a nebezpečné. Drony sa ukázali ako momentálne nenahraditeľná alternatíva. Môžu sa pochváliť presným polohovaním, vyššou úrovňou bezpečnosti a prijateľnými nákladmi.

Literatúra
[1] Types of Multicopter. [online]. Publikované 3. 4. 2014. Dostupné na: http://blog. oscarliang.net/types-of-multicopter/.
[2] MK station. [online]. Publikované 3. 4. 2014. Dostupné na: http://www.mkstation.de/RTF-Mikrokopter-en.html.
[3] Gebauer, Ján – Podešva, Petr – Šofer, Pavel: Vícevrtulové platformy a jejich aplikace v průmyslu. [online]. Publikované 2. 1. 2014. Ostrava: Technická univerzita 2012. 86 s.
[4] AibotIx. [online]. Publikované 3. 4. 2014. Dostupné na: http://www.aibotix.com.

Článok bol prvýkrát prezentovaný na Národnom fóre údržby 2014.

Ing. Juraj Glatz, PhD.
juraj.glatz@tuke.sk

Ing. Štefan Erdélyi
stefan.erdelyi@tuke.sk

Technická univerzita v Košiciach
Strojnícka fakulta
Letná 9, 042 00 Košice
Tel.: +421 55 602 2515