26
Март
–
апрель
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
П
ару
лет
назад
кто
-
то
пошутил
о
планах
Amazon
осуществлять
доставку
товаров
посредством
дронов
: «
После
того
как
первый
дрон
доставит
заказанный
товар
,
пять
других
привезут
това
-
ры
,
которые
,
как
нам
кажется
,
тоже
Вам
понравятся
».
Это
случилось
за
полгода
до
того
,
как
Федеральное
управление
гражданской
авиации
США
(FAA)
впервые
одобрило
использование
малых
беспилотных
лета
-
тельных
систем
(sUAS),
или
беспилотных
летательных
аппаратов
,
в
коммерческих
целях
.
Вскоре
многие
ком
-
пании
в
США
стали
рассматривать
возможность
ис
-
пользования
sUAS
в
своей
деятельности
и
обращаться
в
Управление
гражданской
авиации
за
разрешением
согласно
параграфу
333,
который
разрешает
им
управ
-
лять
такими
устройствами
на
законных
основаниях
.
Сегодня
распространены
два
мифа
о
sUAS.
Первый
миф
связан
с
отождествлением
их
с
игрушками
на
ос
-
новании
визуального
сходства
.
Ими
весело
управлять
любому
человеку
,
в
воздухе
они
могут
выполнять
уди
-
вительные
вещи
,
например
,
делать
сальто
и
т
.
п
.
Тем
не
менее
,
для
Duke Energy
эти
устройства
являются
активом
.
Многие
из
этих
платформ
стоят
больше
,
чем
грузовые
автомобили
и
другие
транспортные
средства
,
используемые
работниками
энергетических
компаний
ежедневно
.
Благодаря
sUAS
специалисты
могут
совер
-
шать
операции
и
работы
по
техническому
обслужива
-
нию
системы
питания
,
находясь
в
безопасности
.
Второй
миф
представляет
sUAS
в
качестве
пере
-
довой
и
инновационной
технологии
.
Число
стартапов
,
занимающихся
беспилотниками
,
и
объем
венчурного
капитала
,
недавно
инвестированного
в
эти
компании
,
просто
ошеломляет
.
Вместе
с
тем
,
данная
техноло
-
гия
существует
довольно
давно
,
и
военные
успешно
используют
ее
вот
уже
многие
десятилетия
,
поэтому
назвать
ее
инновационной
вряд
ли
можно
.
Инноваци
-
онным
,
однако
,
является
процесс
обработки
данных
,
поступающих
от
камер
sUAS,
а
также
то
,
как
использо
-
вание
средств
аналитической
обработки
информации
может
упростить
этот
процесс
.
Три
ключевых
аспекта
Существует
три
ключевых
аспекта
при
использова
-
нии
sUAS
как
технологии
.
Первый
из
них
связан
с
без
-
опасностью
.
В
области
электроэнергетики
безопасность
лежит
в
основе
любой
деятельности
.
Персонал
энерге
-
тических
компаний
каждый
день
задается
следующими
вопросами
: «
Находимся
ли
мы
в
безопас
-
ности
?
Что
мы
можем
сделать
,
чтобы
вы
-
полнить
любую
задачу
более
безопасно
?»
С
точки
зрения
безопасности
,
использова
-
ние
sUAS
имеет
множество
преимуществ
по
сравнению
с
традиционными
методами
.
Второй
аспект
касается
операционной
эффективности
,
то
есть
того
,
как
исполь
-
зование
sUAS
позволяет
улучшить
про
-
цесс
принятия
решений
.
В
некоторых
слу
-
чаях
sUAS
может
потребоваться
больше
времени
на
выполнение
задачи
,
однако
дополнительные
данные
,
получаемые
при
проведении
операций
,
могут
способство
-
вать
улучшению
процесса
принятия
реше
-
ний
или
предложить
решения
,
невозмож
-
ные
ранее
из
-
за
отсутствия
данных
.
Третий
аспект
–
рентабельность
при
-
менения
беспилотников
в
конкретных
слу
-
чаях
:
экономическая
целесообразность
использования
sUAS
в
каждой
ситуации
определяется
отдельно
.
Практический
опыт
Компания
Duke Energy
при
содействии
Hunton & Williams LLP
подала
заявку
и
в
середине
2015
года
была
освобожде
-
на
от
требований
FAA
согласно
парагра
-
Дроны встают на крыло
Duke Energy рассматривает возможность
использования малых беспилотных летательных
аппаратов, оборудованных современными камерами
Александар Вукоевич (Aleksandar Vukojeviс
’
),
Duke Energy
ИННОВАЦИОННЫЕ
ИННОВАЦИОННЫЕ
технологии
технологии
При
запуске
малых
беспилотных
летательных
систем
(sUAS)
с
платформы
AeroVironment Puma
используется
катапульта
.
27
Март
–
апрель
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
ИННОВАЦИОННЫЕ
ИННОВАЦИОННЫЕ
технологии
технологии
фу
333.
После
этого
Duke
Energy
запустила
экспе
-
римент
,
в
рамках
которо
-
го
в
течение
трех
недель
возле
электроподстанции
Marchall,
расположенной
в
30
милях
(48
км
)
к
севе
-
ру
от
Шарлотты
,
Северная
Каролина
,
совершались
беспилотные
полеты
.
При
реализации
проекта
было
отработано
почти
20
сце
-
нариев
использования
дронов
:
инспекция
угле
-
хранилищ
и
измерение
их
объема
,
инспекции
пру
-
да
-
накопителя
с
угольной
золой
,
плотины
пруда
-
на
-
копителя
с
угольной
зо
-
лой
,
солнечной
электро
-
станции
,
линий
передачи
и
распределения
электроэнергии
,
опор
ЛЭП
,
произ
-
водственных
реакторов
и
систем
десульфурации
ды
-
мовых
газов
,
а
также
видео
-
и
фотоаэросъемка
.
В
большинстве
случаев
использование
дронов
энергопредприятиями
сводится
к
проверке
линий
элек
-
тропередачи
.
Тем
не
менее
,
несмотря
на
то
,
что
инспек
-
ция
линий
передачи
и
распределения
электроэнергии
была
частью
эксперимента
Duke Energy
с
sUAS,
данный
сценарий
не
рассматривался
компанией
как
основной
способ
применения
дронов
. Duke Energy
имеет
соб
-
ственный
авиационный
департамент
и
вертолеты
,
вы
-
полняющие
проверки
ЛЭП
.
Говоря
об
экономической
целесообразности
исполь
-
зования
беспилотников
для
проверки
ЛЭП
,
следует
от
-
метить
,
что
вертолет
может
облететь
и
проверить
от
400
до
440
миль
(644–708
км
)
за
шесть
часов
,
при
этом
стоимость
полета
составляет
от
1300
до
2000
долларов
в
час
в
зависимости
от
веса
переносимого
вертолетом
груза
.
Инспекции
с
использование
sUAS,
для
эксплуата
-
ции
которых
требуется
команда
из
двух
человек
,
нахо
-
дящихся
в
пределах
видимости
от
изучаемого
объекта
,
могут
выполняться
в
дипазоне
от
0,2
до
0,4
миль
в
час
(0,32–0,64
км
в
час
).
Стоимость
подобных
полетов
ко
-
леблется
в
пределах
от
2000
до
6000
долларов
в
день
при
условии
работы
команды
из
двух
человек
.
Таким
образом
,
с
точки
зрения
операционной
и
экономической
эффективности
,
инспекция
ЛЭП
,
вероятно
,
является
наиболее
сложной
задачей
в
действующих
норматив
-
но
-
технологических
условиях
.
Пилотный
проект
При
реализации
пилотного
проекта
с
sUAS
компания
Duke Energy
работала
совместно
с
несколькими
партне
-
рами
и
опробовала
несколько
платформ
.
Участниками
проекта
стали
Mid-Atlantic Aviation Partnership,
один
из
шести
национальных
центров
испытания
беспилотных
аппаратов
, HAZON Solutions
и
AeroVironment Inc.
В
чис
-
ло
использованных
платформ
вошли
Aeryon Skyranger,
DJI Inspire, 3D Robotics X8 + DJI S1000, AeroVironment
Shrike
и
AeroVironment Puma.
Первой
задачей
пилотного
проекта
было
изучение
возможностей
различных
платформ
sUAS
с
функцией
вертикального
взлета
и
посадки
(
ВВП
) (
квадрокоптер
/
гексакоптер
/
октокоптер
),
а
также
определение
мини
-
мальных
технических
характеристик
несомого
обору
-
Точки
лидар
-
изображения
,
совмещенные
с
RGB-
изображением
,
показывают
линии
электро
-
передачи
,
просеку
и
окружающую
растительность
.
дования
,
такого
как
электро
-
оптические
/
инфракрасные
(
ЭО
/
ИК
)
камеры
,
необходимого
для
достижения
жела
-
емого
качества
данных
.
На
основе
снимков
высокой
четкости
и
видео
,
полученных
в
ходе
пилотного
проек
-
та
,
было
выявлено
,
что
минимальными
техническими
требованиями
для
Э
O-
камеры
является
разрешение
4
К
и
30-
кратный
зум
.
Минимальными
техническими
требованиями
для
ИК
-
камеры
является
разрешение
640 × 480
с
измерением
температуры
,
температурная
чувствительность
меньше
или
равная
0,08
˚
C,
цифровое
повышение
четкости
изображения
,
возможность
созда
-
ния
GPS
тегов
,
а
также
встроенная
цифровая
камера
или
соединение
с
ЭО
-
камерой
–
для
того
чтобы
визу
-
альное
и
связанное
с
ним
тепловое
изображение
сохра
-
нялись
одновременно
.
Второй
задачей
пилотного
проекта
стало
рассмо
-
трение
возможностей
платформы
с
фиксированным
крылом
AeroVironment Puma
с
различным
оборудовани
-
ем
,
таким
как
оптический
радиолокатор
(
лидар
),
много
-
спектральная
камера
и
24-
мегапиксельная
камера
для
фотограмметрии
. Puma —
одна
из
наиболее
широко
используемых
американскими
военными
платформ
sUAS —
представляет
собой
платформу
с
фиксиро
-
ванным
крылом
,
размах
крыльев
которой
составляет
приблизительно
9
футов
(2,7
м
).
Она
может
переносить
стандартную
ЭО
/
ИК
камеру
и
более
сложное
оборудо
-
вание
,
например
,
лидар
,
мультиспектральную
каме
-
ру
и
24-
мегапиксельную
камеру
для
фотограмметрии
.
Притом
что
платформа
может
находиться
в
воздухе
от
2,5
до
3,5
часов
(
в
зависимости
от
типа
перевозимого
груза
)
с
единственной
батареей
в
качестве
источника
энергии
,
объем
собранных
данных
и
размер
области
,
покрываемой
во
время
полета
,
являются
довольно
зна
-
чительными
.
Углехранилище
В
ходе
реализации
пилотного
проекта
при
изучении
углехранилища
,
измерении
его
объема
и
инспекции
линии
электропередачи
была
использована
камера
лидар
.
Целью
данной
части
проекта
было
изучение
вы
-
ходных
данных
этой
камеры
,
ее
сравнение
с
камерой
,
используемой
в
настоящее
время
Duke Energy
в
ходе
вертолетных
инспекций
,
а
также
выявление
того
,
по
-
зволит
ли
анализ
получаемых
данных
прийти
к
новым
выводам
.
28
Март
–
апрель
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
ИННОВАЦИОННЫЕ
ИННОВАЦИОННЫЕ
технологии
технологии
Результаты
пилотного
проекта
были
оптимистичными
:
•
Было
установлено
,
что
разрешение
камеры
лидар
составляет
от
300
до
800
точек
на
квадратный
метр
(
ТНКМ
),
что
существенно
превышает
традиционно
достигаемое
разрешение
в
20
ТНКМ
.
•
Объединение
изображений
с
камеры
лидар
с
изо
-
бражениями
многоспектральной
камеры
или
24-
ме
-
гапиксельной
камеры
для
фотограмметрии
,
а
также
применение
сложного
анализа
данных
способство
-
вало
получению
нового
объема
данных
.
Обратите
внимание
на
то
,
что
для
извлечения
максимальной
пользы
из
данных
с
различных
камер
не
обойтись
без
программного
обеспечения
для
3D-
визуализации
.
Целью
части
проекта
,
связанной
с
использовани
-
ем
24-
мегапиксельной
камеры
для
фотограмметрии
,
было
изучение
возможности
создания
трехмерной
модели
какой
-
либо
области
на
основании
данных
,
по
-
лученных
с
помощью
данной
камеры
.
Модель
была
создана
с
использованием
3D
программного
обе
-
спечения
,
позволяющего
накладывать
друг
на
друга
снимки
,
сделанные
во
время
полета
.
Эта
камера
была
также
использована
для
измерения
объема
угля
в
хранилище
,
инспекции
прудов
-
накопителей
с
уголь
-
ной
золой
,
а
также
инспекций
линии
электропередачи
.
Точность
данных
,
полученных
при
измерении
объема
Модели
поверхности
углехранилища
,
созданные
с
использованием
лидар
для
про
-
ведения
волюметрических
подсчетов
и
определения
количества
привезенного
и
вывезенного
угля
в
течение
двух
дней
полетов
.
угля
в
течение
двух
дней
,
находи
-
лась
в
пределах
5%
погрешности
по
сравнению
с
имеющимися
на
тот
момент
сведениями
,
в
то
время
как
точность
определения
разности
объемов
угля
в
первый
и
во
второй
день
находилась
в
пределах
2,5%
погрешности
.
Контроль
над
растительностью
Измерения
расстояний
между
линиями
электропередачи
и
окру
-
жающей
растительностью
произво
-
дились
при
помощи
аналитических
инструментов
AeroVironment.
Кроме
того
,
в
результате
моделирования
был
выполнен
анализ
падения
мерт
-
вых
деревьев
,
позволивший
выявить
минимально
допустимое
расстояние
между
любым
деревом
и
линией
электропередачи
на
случай
падения
.
Целью
части
проекта
,
связанной
с
использованием
многоспектральной
камеры
,
было
изучение
возможно
-
стей
камеры
,
а
также
выявление
ее
способности
отли
-
чать
растительность
от
объектов
нерастительного
про
-
исхождения
вокруг
линий
электропередачи
.
С
помощью
другого
аналитического
инструмента
,
разработанного
AeroVironment,
лидар
-
изображения
были
совмещены
с
графиком
,
отражающим
стандарти
-
зированный
вегетационный
индекс
(NDVI),
созданным
мультиспектральных
камерой
.
Индекс
NDVI
обычно
используется
для
различения
растительности
,
почвы
,
воды
и
созданных
человеком
объектов
,
которые
состав
-
ляют
ландшафт
местности
.
Эти
изображения
показыва
-
ют
здоровую
(
зеленый
цвет
)
и
нездоровую
(
оранжевый
цвет
)
растительность
,
что
является
важной
и
нужной
функцией
.
В
результате
пилотного
проекта
было
выяв
-
лено
,
что
совместное
использование
лидара
,
мульти
-
спектральных
камер
и
показателей
индекса
NDVI
дает
наиболее
точные
модели
местности
.
Впоследствии
использование
этого
типа
технологий
наряду
с
учетом
темпов
роста
различных
видов
расте
-
ний
позволит
планировать
обрезку
деревьев
на
основе
условных
,
а
не
временных
моделей
.
Различия
между
платформами
Одним
из
важнейших
результатов
пилотного
проекта
стало
выявление
существенных
различий
в
уровне
безопасности
и
конфиденциально
-
сти
,
предлагаемом
военными
и
ком
-
мерческими
платформами
,
что
яв
-
ляется
функцией
архитектуры
этих
устройств
.
Два
ключевых
компонента
sUAS
требуют
коммуникации
:
управ
-
ление
и
контроль
,
а
также
передача
видео
и
данных
.
Большинство
ком
-
мерческих
sUAS
используют
часто
-
ту
2,4
ГГц
и
5,8
ГГц
для
управления
и
отправки
видео
.
С
другой
стороны
,
военные
sUAS (
типа
Shrike
и
Puma)
основаны
на
кодировании
посред
-
ством
защищенных
каналов
передачи
данных
,
таких
как
ссылки
общих
дан
-
ных
,
встроенные
функции
проверки
ссылок
и
др
.
Точки
лидар
совмещаются
с
мультиспектральным
изображением
,
показываю
-
щим
линии
электропередачи
и
окружающие
их
просеки
,
что
позволяет
опреде
-
лить
состояние
и
степень
повреждения
растительности
.
29
Март
–
апрель
2016
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
ИННОВАЦИОННЫЕ
ИННОВАЦИОННЫЕ
технологии
технологии
Облака
точек
лидар
показывают
линии
электропередачи
и
окружающую
расти
-
тельность
с
учетом
анализа
потенциального
падения
«
мертвых
»
деревьев
.
На
данном
изображении
линии
электропередачи
лидар
точки
отражаются
вместе
со
стандартизированным
индексом
различий
растительного
покрова
(NDVI),
пока
-
зывая
здоровую
(
зеленый
цвет
)
и
нездоровую
(
оранжевый
цвет
)
растительность
.
Естественно
,
что
незашифро
-
ванные
протоколы
связи
более
уязвимы
для
атак
с
помощью
пере
-
крывающего
GPS-
сигнала
, «
глуши
-
лок
»,
вредоносного
ПО
,
электромаг
-
нитных
импульсов
,
а
также
других
видов
кибервзлома
.
Учитывая
этот
недостаток
, Duke Energy
рассчиты
-
вает
использовать
в
первую
оче
-
редь
платформы
с
шифрованием
для
управления
и
контроля
,
а
также
передачи
видео
и
данных
в
рамках
любых
будущих
пилотных
проек
-
тов
и
полномасштабных
операций
.
Кроме
того
,
учитывая
полное
от
-
сутствие
стандартов
безопасности
для
платформ
sUAS, Duke Energy
пытается
определить
,
какой
орган
должен
инициировать
работу
по
их
созданию
.
Разработка
и
внедрение
подобного
стандарта
является
край
-
не
важной
ввиду
характера
электро
-
энергетической
области
.
Дальнейшие
задачи
Впоследствии
Duke Energy
пла
-
нирует
завершить
свои
пилотные
испытания
sUAS
исследовани
-
ем
их
дополнительных
возмож
-
ностей
применения
,
например
,
3D-
моделирование
подстанций
,
тепловая
проверка
солнечных
элек
-
тростанций
,
видеосъемка
и
тепло
-
вые
проверки
ветроэнергоцентров
.
Дополнительные
исследования
по
-
требуются
и
для
того
,
чтобы
понять
,
могут
ли
видеоданные
,
полученные
в
ходе
проверки
,
загружаться
на
сервер
для
проведения
автоматиче
-
ского
анализа
,
чтобы
избежать
не
-
обходимости
обработки
всех
видеоданных
специаль
-
ным
сотрудником
и
их
последующего
ручного
анализа
.
Еще
одной
областью
,
требующей
дополнительных
исследований
,
является
возможность
интеграции
по
-
лученных
данных
с
такими
существующими
система
-
ми
,
как
ГИС
или
др
.
Кроме
того
,
в
ближайшее
время
компании
предстоит
определить
экономическую
целе
-
сообразность
в
каждом
известном
на
данный
момент
случае
практического
использования
sUAS
для
ре
-
шения
различных
задач
,
а
также
выявить
весь
спектр
действий
,
связанных
с
широким
внедрением
sUAS
в
Duke Energy.
Это
основные
планы
на
ближайшее
бу
-
дущее
.
sUAS
определенно
будут
иметь
большое
влияние
на
функционирование
энергетических
компаний
,
вроде
Duke Energy,
в
будущем
.
Тем
не
менее
,
приоритетом
при
внедрении
и
интеграции
sUAS
в
работу
авиацион
-
ного
департамента
Duke Energy
остается
безопасность
всех
операций
.
Александар
Вукоевич
(aleksandar.vukojevic@duke-
energy.com)
является
менеджером
по
инновационным
технологиям
в
компании
Duke Energy.
Его
основные
обязанности
включают
разработку
,
внедрение
,
тести
-
рование
и
оценку
новых
технологий
,
используемых
в
электрической
сети
Duke Energy.
Кроме
того
,
он
от
-
вечает
за
стратегическое
планирование
использова
-
ния
электросетевых
устройств
в
Duke Energy.
Он
ра
-
ботал
в
качестве
менеджера
по
автоматизации
умных
электросетей
и
технологий
в
Baltimore Gas & Electric,
ведущим
специалистом
по
внедрению
умных
электро
-
сетей
в
GE,
инженером
-
испытателем
и
инженером
по
планированию
передачи
в
Georgia Power,
а
также
ин
-
женером
по
защите
системы
и
управлению
в
Baltimore
Gas and Electric.
Он
получил
степени
бакалавра
и
ма
-
гистра
в
области
электроинженерии
в
Технологиче
-
ском
институте
Джорджии
и
степень
MBA
в
бизнес
-
школе
Robinson
в
Университете
штата
Джорджия
.
В
настоящее
время
он
получает
докторскую
степень
по
специальности
электротехника
в
Университете
Се
-
верной
Каролины
в
Шарлотте
.
Больше
информации
на
:
AeroVironment | www.avinc.com
Duke Energy | www.duke-energy.com
HAZON Solutions | hazonsolutions.com
Hunton & Williams LLP | www.hunton.com
MAAP | www.maap.ictas.vt.edu
Оригинал статьи: Дроны встают на крыло
Duke Energy рассматривает возможность использования малых беспилотных летательных аппаратов, оборудованных современными камерами.
