Что такое промышленные БПЛА

Промышленные БПЛА, или дроны, или беспилотные летательные платформы — это аппараты, управляемые человеком с земли и способные развертывать специальные полезные нагрузки в промышленных условиях под различные задачи. Применяются дроны в энергетическом секторе, картографии и геодезии, безопасности и охране, в правоохранительных органах, в МЧС, в сельском хозяйстве и другим отраслях. Промышленные беспилотники производятся в соответствии более строгих спецификаций, нежели любительские модели, часто обеспечивают бо́льшую дальность и время полета, передовые системы авионики, а также возможность дополнить платформы полезными нагрузками, включая датчики, визуализирующее оборудование и индивидуальные полезные нагрузки для исследовательских и геодезических целей.

И все же, что такое промышленные БПЛА, где и как они применяются, какие основные признаки имеют. Об этом мы поговорим в новом материале.

Полезная нагрузка и датчики

Промышленные беспилотники оснащаются датчиками или полезными нагрузками, адаптированными к конкретным задачам. Это специализированное оборудование имеет широкий спектр технических характеристик и применений, что делает его подходящей альтернативой ручным инспекциям во многих отраслях. Промышленные БПЛА предлагают безопасный, эффективный и точный способ сбора данных по широкому спектру задач.

Полезная нагрузка промышленного беспилотника

Термин “полезная нагрузка” в отношении БПЛА, самолетов, вертолетов, космических аппаратов в широком понимании означает количество, тип и массу оборудования, ради которого создается или запускается аппарат. Простыми словами, это оборудование, перевозимое беспилотников для выполнения конкретной миссии или задачи. В случае БПЛА чаще всего это визуализирующее оборудование: камеры, тепловизоры, дальномеры или датчики для осмотра, оценки ситуации, активов, местоположения. Некоторые современные модели дронов позволяют переносить одновременно до трех полезных нагрузок. Самой известной моделью таковых является DJI Matrice 300 RTK, где одной из нагрузок является станция RTK для точного позиционирования, и еще возможность установки до пяти полезных нагрузок (трех в физическом виде). Из них: Zenmuse H20, H20T — гибридные тепловизионные камеры специализированные камеры для точных инспекций XT S, XT2 и Z30. Последняя предлагает 30-кратный оптический и 6-кратный цифровой зум, что в сумме дает 180-кратное увеличение. Максимальный вес полезных нагрузок в сумме у M300 RTK не должен превышать 2,7 кг. Максимальная взлетная масса составляет 9 кг. А кроме того, производитель учел пожелания пользователей, отметив возможность устанавливать на беспилотник нагрузки сторонних производителей.

Полезная нагрузка беспилотных летательных аппаратов варьируется от отрасли к отрасли. То есть, например, для инспекций требуется оборудование, способное выявлять мельчайшие детали, необходим отличный зум и высокое разрешение. В поисковых миссиях нужны нагрузки, отличающиеся надежной защитой и высоким качеством съемки. Особенную ценность представляет тепловизор. Для сельского хозяйства нужны датчики, которые будут сканировать как посевные площади в визуальном смысле, так и под землей, выявляя заболевания или недостаток влаги. Кроме того, современные платформы предлагают полезные нагрузки в виде баков для орошения, полива и посевов.

В случае киносъемки к полезным нагрузкам относятся камеры и оборудование визуализации, используемым для съемки с воздуха. Этот тип съемки значительно более экономичен, чем использование вертолетов или самолетов.

В конечном счете чем больше вес и размеры полезной нагрузки, тем более существенной должна быть платформа БПЛА. Увеличение веса требует более мощных двигателей, а также бо́льшего количества лопастей и может привести к увеличению расхода батарей и сокращению времени полета. Кстати, к слову о лопастях. К промышленным БПЛА относят гексакоптеры (6 винтов) и октокоптеры (8 винтов). При этом сегодня среди производителей идет борьба за снижения веса устройств при сохранении или росте их технических возможностей полета и съемки. Так, ярким примером служит совершенно новый DJI Matrice 30 из двух беспилотников в серии: M30 и M30T. Об этом устройстве мы делали ранее подробный обзор. Другим популярным о поисковиков и спасательных отрядов является беспилотник DJI Mavic 2 Enterprise Advanced с двумя камерами на борту: визуальной 48 Мп и тепловизионной 640 × 512. Визуальная M2EA поддерживает 32-кратное масштабирование для захвата всех деталей. Кроме того, съемка может вестись одновременно с двух камер. Картинка на пульте управления доступна пользователю на разделенном экране. Это также удобно при проведении инспекций на ЛЭП, на нефте- и трубопроводах. Модуль RTK отвечает за точность позиционирования. А кроме того, пользователю доступно создание до 240 маршрутных точек для построения маршрутов и полностью автономной работы дрона по этим маршрутам.

Промышленные датчики дронов

Датчиков для промышленных работ с БПЛА в действительности гораздо больше, чем даже обычных камер, которые различаются разрешением, “умными возможностями” для съемки, режимами, зумом и другим. Спектр датчиков практически не ограничен.

Химическое обнаружение

Особенно востребованы такие датчики в энергетике, а также в геодезии и для осмотра газовых месторождений, вышек и промышленных буровых установок. Промышленные беспилотники могут покрывать большие площади быстрее и точнее, чем ручные проверки. Обнаруживая дефекты газовых труб и утечки газа на ранней стадии, можно сэкономить значительные суммы денег, а также уменьшить воздействие на окружающую среду.

Лидарные датчики

Лидарные датчики для коммерческих БПЛА — это датчики, предназначенные для отправки быстрых лазерных импульсов на землю для создания 3D-карты и сбора передовых геопространственных и топографических картографических данных. LiDAR используется в широком спектре отраслей промышленности от картирования дорог до сельского хозяйства — для быстрого и точного картирования площадей.

Инфракрасные и тепловые датчики

Инфракрасные и тепловые датчики для промышленных дронов имеют еще более широкий спектр применения. Тепловые датчики могут использоваться для обнаружения утечек тепла или воды в трубопроводной системе, для выявления коррозий, дефектов, теплопотери строительных объектов, для поиска людей и спасения пропавших на открытых участках, для разведки, для выявления очагов возгорания и другого. Термография для промышленных дронов чаще всего означает съемку территорий для создания рельефных и 3D моделей труднодоступных мест и территорий.

Магнитометрические датчики

Специализированные магнитометры разработаны по большей части для охранных целей. Простыми словами, магнитометры представляют собой устройства для измерения интенсивности одной или нескольких составляющих магнитного поля. В зависимости от модификации этих устройств применяются они сегодня в десятках отраслях науки и промышленности: геологии, археологии, навигации, сейсмологии, военной разведке, геохронологии. В геологии с помощью магнитометра осуществляется поиск полезных ископаемых без необходимости проводить пробное бурение для взятия образцов. Прибор позволяет зафиксировать богатую ископаемыми жилу и принять решение о целесообразности начала добычи в данном районе. Также с помощью данного оборудования можно определить, где находятся подземные источники питьевой воды, как они располагаются и их объем. Благодаря этому можно определить, где необходимо бурение скважин или строительство колодезных углублений.

В археологии магнитометры используют для выявления глубоко под землей месторождений черных металлов, захороненных археологических артефактов, подземных сооружений, других крупных и малых объектов, интересных отрасли. Важно понимать, что все объекты имеют намагниченность. Именно это и выявляют датчики.

В сейсмологии магнитометры реагируют на магнитное поле Земли, позволяя предсказывать землетрясения, когда при изменении характеристик тектонических плит происходит нарушение привычных показателей поля.

В военной разведке данное оборудование позволяет искать военные объекты, скрытые от обычных радаров. И хотя с помощью тепловизора также можно выявлять военные объекты или колонны техники, но магнитометр в виде полезной нагрузки является еще одним незаменимым решением. Кроме того, в военных целях с помощью магнитометра можно выявить лежащую на морском или океанском дне подводную лодку, чего не сделаешь с помощью тепловизионного оборудования.

УФ-камеры

Ультрафиолетовая камера представляет собой оптико-электронное устройство, предназначенное для наблюдения объектов, излучающих или отражающих излучение в ультрафиолетовом солнечно-слепом диапазоне спектра. Это полезно для промышленных применений, таких как выявление проблем с проверкой линий электропередач и пилонов, когда изоляция может быть повреждена, что приведет к потере энергии и потенциально может привести к повреждению пораженного участка.

Датчики обнаружения излучения

Промышленные БПЛА могут в качестве полезной нагрузки переносить датчики обнаружения радиации в районы, которые считаются слишком опасными для отправки туда групп людей. Это может относиться к зонам стихийных бедствий, районам, где предположительно возросла радиация или мониторингу деградации компонентов ядерных установок.

Фотограмметрия

Фотограмметрическая съемка промышленными дронами является обычным делом в геодезии, картографии и для создания 3D-моделей. Фотограмметрия измеряет расстояние между объектами и строит точную карту на основе этих измерений. Фотограмметрические данные с БПЛА могут использоваться для картографирования ландшафтов, строительных проектов и даже в правоохранительных органах для обследования и отчетности о местах преступлений и аварий.

Автономные или полуавтономные возможности

Важнейшей отличительной особенностью промышленных БПЛА является очень гибкое решение с автономными или полуавтономными возможностями. Автономная работа заключается в наличии “умных” возможностей полета по маршруту и точкам, систем возвращения на место взлета, обнаружения и обхода препятствий, аварийной остановки, приземления, технологиями координации в небе с другими участниками воздушного движения, удаленного управления и работы независимо от бортового компьютера. В последнем случае речь идет о выполнении задач в условиях сильных помех, когда пилот БПЛА может запустить беспилотник для выполнения задач, облета или инспекции объекта или территории, сбора данных, после возвращения на место запуска и передачи данных в автоматическом режиме на пульт управления и в дальнейшем на съемные носители. Отдельные модели также предлагают “умный” анализ, например, при построении 3D моделей местности. Облетая пространства, беспилотник работающий в паре и под управлением ПО рисует модель, переводя ее в цифровой вид на компьютер.

Беспилотные летательные аппараты DJI уже используются в ряде крупнейших компаний по всему миру, включая включая энергетический сектор для зондирования и инспекции газовых объектов, тепловизионного и дистанционного зондирования. Наибольшее применение дроны нашли в сельском хозяйстве, в областях геодезии и картографии.