Do niedawna drony wykorzystywane były wyłącznie w celach turystycznych czy militarnych. Możliwość robienia zdjęć czy tworzenia wideo relacji z lotu ptaka przydawała się podczas wakacyjnych wyjazdów oraz w tworzeniu treści marketingowych na potrzeby sprzedaży nieruchomości. Obecnie drony specjalistyczne wykorzystywane są także w logistyce, w działaniach służb porządkowych, w akcjach poszukiwawczych, działaniach rolniczych i w przemyśle.
Słuszne wydaje się być stwierdzenie, że drony przemysłowe stanowią kluczowy element nowoczesnej gospodarki. Urządzenia tego typu są wykorzystywane tam, gdzie da się zastąpić lub znacząco usprawnić pracę człowieka. Co więcej, w najnowszych konstrukcjach instalowane są zaawansowane funkcje, ułatwiające sterowanie i latanie na olbrzymie odległości. Drony przemysłowe są znacznie tańsze w eksploatacji od śmigłowców i nie wymagają obecności człowieka na pokładzie — wszystkie modele prowadzone są zdalnie za pomocą kontrolera. Niektóre z nich mogą automatycznie wykonywać zlecone im zadania.
Wspólnie sprawdźmy możliwości wykorzystania dronów w przemyśle.
Monitoring i diagnostyka modułów fotowoltaicznych
Moduły fotowoltaiczne to praktycznie bezobsługowe urządzenia. Połączone w szeregi tworzą elektrownie fotowoltaiczne potocznie nazywane farmami fotowoltaicznymi. Ze względu na pracę w warunkach atmosferycznych oraz wymogi ekonomiczne , które narzucają eksploatację modułów z maksymalną możliwą efektywnością, konieczne jest wykonywanie okresowych kontroli w celu wykrycia usterek oraz wad powstałych w trakcie eksploatacji.
Inspekcje termowizyjne z wykorzystaniem dronów są dużo efektywniejsze niż tradycyjne czasochłonne inspekcje termowizyjne z wykorzystaniem ręcznych kamer termowizyjnych. Przy zastosowaniu ręcznych kamer termowizyjnych zdjęcia termowizyjne modułów są wykonywane przez wiele dni, a następne analizowane przez wykwalifikowaną kadrę.
Zdjęcie farmy fotowoltaicznej wykonane kamerą termowizyjną przy pomocy dronu
Przy wykorzystaniu dronów cały proces inspekcji jest w praktyce półautonomiczny. Operator drona w odpowiednim oprogramowaniu planuje lot z uwzględnieniem wszystkich niezbędnych parametrów potrzebnych do wykonania prawidłowej inspekcji termowizyjnej modułów. Są to przede wszystkim wysokość, prędkość oraz tor lotu, odpowiedni kąt ustawienia kamery względem modułów i prawidłowy do- bór parametrów kamery do panujących warunków atmosferycznych.
Podczas badania farmy PV o mocy 1MW, dron wykonuje około 500 zdjęć na powierzchni 1ha, co zajmuje około jednej godziny. Całkowity czas od wykonania badania do przedstawienia raportu jest nieporównywalnie mniejszy od klasycznej, ręcznej metody. Dzięki wykorzystaniu dronów do wykonania zdjęć termowizyjnych proces oceny stanu technicznego instalacji przekłada się na znaczne obniżenie kosztów dla eksploatujące- go. Ponadto eksploatujący jako wynik badania otrzymuje raport z pełną diagnostyką swojej farmy fotowoltaicznej.
Typowe usterki, które można zidentyfikować w trakcie inspekcji kamerą termowizyjną to lokalizacja hotspotów, mikropęknięć, uszkodzeń mechanicznych, zabrudzeń, zacienień a także awarie lub wyłączenia całych szeregów modułów.
Każda zdiagnozowana usterka jest identyfikowana i opisywana w raporcie wraz ze wskazaniem konkretnej lokalizacji modułu. Tak szczegółowy raport daje możliwość celowych, szybkich i bardzo skutecznych napraw instalacji, co do minimum skraca czas od momentu zdiagnozowania usterki aż do jej usunięcia. Idzie za tym również minimalizowanie strat wynikających ze spadków produkcji energii elektrycznej.
Cała automatyka drona wraz z prawidłowo zaplanowaną misją w trakcie której będzie wykonana inspekcja termowizyjna paneli fotowoltaicznych daje niemal 100% gwarancję wykonania prawidłowej inspekcji, minimalizując ryzyko uszkodzenia ogniw praktycznie do zera.
2. Drony jako wsparcie badań instalacji na przykładzie KOGENERACJI S.A.
Zespół Elektrociepłowni Wrocławskich KOGENERACJA S.A. jest producentem ciepła sieciowego i energii elektrycznej w układzie skojarzonym. Dzięki takiemu procesowi techno- logicznemu KOGENERACJA S.A. realizuje wymóg oszczędnego i mało uciążliwego dla środowiska naturalnego wytwarzania dwóch niezbędnych dziś rodzajów energii.
Firma w swoich działaniach skupia się na zmniejszaniu strat podczas wytwarzania i strat sieciowych. W tym celu testuje nowe, efektywne, szybkie i ekonomiczne techniki identyfikacji ubytków ciepła przesyłowego i gazów sprężonych na etapie wytwarzania. W tym celu wykorzystuje kamery termowizyjne i akustyczne oraz w określonych warunkach wykorzystuje bezzałogowe statki powietrzne nazywane dronami.
– W ramach prowadzonych działań, dzięki zastosowaniu kamery termowizyjnej oceniony został stan rurociągów, którymi dostarczane jest ciepło w postaci wody sieciowej do mieszkańców miasta. Wykorzystano do tego dron, który sprawnie i systemowo pozwolił ocenić ilościowy i jakościowy ubytek ciepła, szczególnie w okolicach połączeń oraz izolacji. W procesie wytwórczym badania prowadzone były dla urządzeń sprężarkowni oraz na rurociągach pyłu. Dzięki temu dużo szybciej, w porównaniu z tradycyjnymi metodami, zidentyfikować można np. miejsca ubytku ciepła – opowiada Andrzej Czarnecki, Specjalista ds. Nadzoru Urządzeń Mechanicznych KOGENERACJA S.A.
Badanie termowizyjne instalacji ciepłowniczej w KOGENERACJI S.A. we Wrocławiu
Dzięki zebranym danym możliwe było oszacowanie stanu technicznego eksploatowanych urządzeń, zaplanowanie ich modernizacji, a także szybkie reagowanie na ewentualne awarie. Kontrola infrastruktury energetycznej za pomocą nowych technologii eliminuje lub minimalizuje czas wyłączenia badanej instalacji, a także pozwala na zwiększenie liczby oraz poprawę jakości kontroli. Ich kluczową zaletą jest możliwość szybkiego dotarcia do trudno dostępnych i niebezpiecznych miejsc oraz sprawdzenie poszczególnych elementów instalacji z niewielkiej odległości. Odpowiednie utrzymanie urządzeń jest kluczowe zarówno dla prawidłowego działania całego systemu, jak i zapewnienia bezpieczeństwa obsługi
Kontrole z wykorzystaniem dronów przede wszystkim znacząco zmniejszają czas poświęcany na inspekcje badanych obiektów. Korzystanie z dronów w energetyce ma również wpływ na zwiększenie bezpieczeństwa. Skrócenie czasu pracy w terenie oraz zmniejszenie liczby osób zaangażowanych do prac kontrolnych przyczynia się do poprawy bezpieczeństwa.
3. Wykorzystanie dronów do zdalnej inspekcji przestrzeni zamkniętych w różnych branżach przemysłu
Koncepcja wykorzystania dronów do przeprowadzania zdalnych inspekcji stała się możliwa dzięki pojawieniu się na rynku dronów w specjalnie skonstruowanych klatkach. Mają one kształt kuli, co sprawia, że drony można z powodzeniem wykorzystywać do inspekcji przestrzeni zamkniętych. Metoda prowadzenia inspekcji polega wówczas na zetknięciu się obudowy drona z powierzchnią poddawaną inspekcji i „toczeniu” jej po ścianie. Klatka jest prowadzona po badanej powierzchni.
Takich dronów używa się do badania zbiorników magazynowych o różnym przeznaczeniu oraz kształcie. Są również stosowane do oceny stanu technicznego kotłów, kominów przemysłowych, dźwigów osobowych czy konstrukcji stalowych. Technika zdalnej inspekcji wykorzystywana jest w wielu branżach przemysłowych, m.in. petrochemicznej i rafineryjnej, spożywczej, metalurgicznej czy chemicznej.
4. Drony w branży paliwowej i petrochemicznej
Obszarem, gdzie idealnie sprawdza się zdalna inspekcja z wykorzystaniem drona są zbiorniki na stacjach paliw. W wielu przypadkach wejście pracowników do zbiorników jest utrudnione bądź niemożliwe. W takich przypadkach bardzo dobrze sprawdza się zdalna inspekcja dronem. Zdjęcia z inspekcji zdalnej zbiornika magazynowego zlokalizowanego na jednej z baz paliw w Polsce pokazano poniżej.
Obrazy z kamery z rewizji wewnętrznej zbiornika magazynowego (centralne połączenia wzmocnienia konstrukcji dachu)
Zbiornik magazynowy – rewizja wewnętrzna
5. Drony w branży energetycznej
Zdalne inspekcje kotłów energetycznych były wykonywane podczas okresów postojowych. Pozwoliło to skrócić czas przestojów remontowych urządzeń i wyeliminować potrzebę stawiania rusztowań. Tradycyjna inspekcja kotłów jest bardzo trudna i niebezpieczna, ponieważ wiąże się z pracą na dużych wysokościach. Do niektórych miejsc nie ma dostępu nawet z poziomu rusztowań, co wynika z budowy danego urządzenia. Dzięki wykorzystaniu dronów można bez problemu wlecieć i obejrzeć wskazane miejsca. Poniżej kilka zdjęć z inspekcji kotłów.
Kamera drona przekazała obrazy przedstawiające różne elementy kotłów energetycznych wykonane podczas inspekcji zdalnej
6. Wykorzystanie dronów w transporcie bliskim
Zdalne inspekcje przy pomocy drona mogą być prowadzone nie tylko dla grup urządzeń ciśnieniowych. Można je wykorzystać również do kontrolowania elementów, szybów i maszynowni dźwigów osobowych. Niektóre urządzenia są tak skonstruowane, że zastosowanie badań zdalnych jest doskonałym uzupełnieniem pracy człowieka, a przy pewnych czynnościach nawet ją zastępuje.
Wykorzystanie dronów do inspekcji elementów, do których nie ma dostępu w trakcie eksploatacji, jest bardzo istotną rolą nowego sposobu wykorzystywania znanych już dronów. Wykorzystanie dronów do badań wielu urządzeń oraz instalacji znacznie skraca czas prac, obniża koszty eksploatującego oraz minimalizuje ryzyko niebezpiecznego zdarzenia czy nieszczęśliwego wypadku.
Uszkodzenie koła linowego w dźwigu osobowym widoczne z kamery drona
Obraz z drona przedstawiający uszkodzenie koła linowego w dźwigu osobowym
7. Pozostałe obszary, gdzie możliwe jest wykorzystanie dronów
Drona można wykorzystywać w badaniach żurawi budowlanych w trakcie wykonywania badań przez danego inspektora. Są to bardzo wysokie urządzenia (do około 100 metrów), a część ich elementów jest dostępna jedynie, gdy są zdemontowane. Drony pozwolą uniknąć konieczności każdorazowej rozbiórki maszyny przed inspekcją.
Kolejnym polem do zastosowania dronów są farmy wiatrowe. Łopaty wiatraków są narażone na różnego rodzaju uszkodzenia. Mogą to być pęknięcia, uszkodzenia powstałe wskutek uderzenia pioruna czy zderzenia z ptakami. Inspekcje zdalne z wykorzystaniem dronów są sposobem na szybką analizę stanu powierzchni łopat. Tradycyjne inspekcje wykonywane są z użyciem technik alpinistycznych, co jest bardzo niebezpiecznym, trudnym i czasochłonnym przedsięwzięciem.
KGHM Centrum Analityki może z powodzeniem realizować projekty z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych. Dostrzegamy szereg możliwości wykorzystania dronów w codziennym funkcjonowaniu spółek z Grupy Kapitałowej KGHM. Oprócz opisanych powyżej możliwości wykorzystania dronów, technologie tę można również wykorzystać w obszarach działalności KGHM takich jak: monitoring rurociągów, inwentaryzacja wyrobisk górniczych monitoring słupów energetycznych, zbieranie danych video (mapowanie terenu), w akcjach ratowniczych i poszukiwawczych.
Zachęcamy do kontaktu z naszym zespołem, który tworzą pozyskani z rynku eksperci z wieloletnim doświadczeniem, liderzy w rozwijaniu nowych technologii, którzy odnajdują się w świecie Data Science, Big Data, Sztucznej Inteligencji oraz Uczenia Maszynowego.
** Materiał powstał przy wykorzystaniu materiałów informacyjnych oraz zdjęć udostępnionych przez firmę IRONSKY Sp. z o.o. Sp. k. Autoryzowanego Dealera DJI ENTERPRISE i Ogólnopolskiego Podmiotu Szkoleniowo Egzaminacyjnego Pilotów Dronów.
** W publikacji wykorzystano materiały z magazynu INSPEKTOR-Biuletyn Urzędu Dozoru Technicznego nr 1/2023 4/2022, 4/2021.
zamkniętych. Metoda prowadzenia inspekcji polega wówczas na zetknięciu się obudowy drona z powierzchnią poddawaną inspekcji i „toczeniu” jej po ścianie. Klatka jest prowadzona po badanej powierzchni.
