Возможности диагностики состояния ВЛ с использованием беспилотной авиационной системы Птеро-G0

Page 1
background image

Page 2
background image

42

АНАЛИТИКА

СЕТИ  РОССИИ

42

Возможности 

диагностики состояния 

ВЛ с использованием 

беспилотной авиационной 

системы Птеро-G0

Использование беспилотных авиационных систем (БАС) в электроэнергети-
ке постепенно находит понимание не только у технических специалистов, но 
и у менеджмента компаний, принимающего решения о закупках. Из категории 
модного тренда, за который можно отчитаться перед руководством по за-
тратам на НИР, ОКР и т.д., использование БАС в ближайшее время должно 
перейти в технологию экономии затрат на эксплуатацию ВЛ.

Амир ВАЛИЕВ, 

генеральный директор ООО «АФМ-Серверс»,

 президент Ассоциации индустрии беспилотных авиационных систем,

 президент НК «Содействие развитию БАС» (формирование СРО)

Р

оссийское

 

законодательство

 

даже

 

в

 

настоящий

 

момент

 

позволяет

 

с

 

опре

-

делёнными

 

затратами

 

полностью

 

ле

-

гитимно

 

выполнять

 

полёты

 

как

 

по

 

пла

-

новым

так

 

и

 

по

 

аварийным

 

осмотрам

 

ВЛ

Идёт

 

активная

 

работа

 

по

 

созданию

 

новых

 

или

 

упро

-

щению

 

существующих

 

норм

 

законодательства

касающихся

 

использования

 

БАС

 

для

 

коммер

-

ческой

 

эксплуатации

страхованию

 

эксплуа

-

тантов

страхованию

 

ущерба

 

третьим

 

лицам

признанию

 

беспилотных

 

воздушных

 

судов

 

(

БВС

как

 

залоговых

 

активов

 

для

 

инструментов

 

лизинга

 

и

 

кредитования

 

и

 

т

.

д

.

Разработчики

 

БАС

 

в

 

России

 

неожиданно

 

оказались

 

не

 

хуже

 

мирового

 

уровня

Небольшие

 

компании

 

в

 

инициативном

 

порядке

 

вложились

 

в

 

разработку

 

достаточно

 

сложных

 

технологий

 

и

 

создали

 

целый

 

спектр

 

коммерчески

 

успеш

-

ных

 

БАС

 

и

 

программного

 

обеспечения

 

для

 

их

 

использования

Началась

 

работа

 

по

 

созданию

 

отраслевых

 

решений

позволяющих

 

использо

-

вать

 

БАС

 

как

 

технологию

 

получения

 

конечного

 

результата

необходимого

 

в

 

отрасли

.

Традиционно

 

развиваются

 

в

 

основном

 

лёг

-

кие

 

БАС

  (

до

 10 

кг

), 

работающие

 

на

 

аккумуля

-

торах

Они

 

относительно

 

дёшевы

мало

 

под

-

вержены

 

поломкам

 

даже

 

в

 

жёстких

 

условиях

 

эксплуатации

Но

 

у

 

них

 

есть

 

ряд

 

ограничений

влияющих

 

на

 

эффективность

 

применения

 

для

 

протяжённых

 

объектов

Во

-

первых

они

 

не

 

мо

-

гут

 

носить

 

оборудование

обладающее

 

необ

-

ходимыми

 

характеристиками

 

в

 

видимом

ИК

и

 

УФ

-

диапазонах

  (

масса

 

полезной

 

нагрузки

 

ме

-

нее

 1 

кг

); 

во

-

вторых

время

 

полёта

 

ограничено

 

р

о

б

о

т

ы

 в

 с

е

т

я

х

роботы в сетях


Page 3
background image

43

 3 (30), 

май

июнь

, 2015

43

Табл

. 1. 

Сравнительные

 

характеристики

 

беспилотных

 

авиационных

 

систем

Летательный

 

аппарат

Geoscan-201

Птеро

-G0

Коптер

Стоимость

млн

 

руб

.

1,4

4,5

0,5

Стоимость

 

поддержания

 

жизненного

 

цикла

 500 

полётов

млн

 

руб

.

0,2

2

0,25

Средняя

 

продолжительность

 

полёта

час

1,5

8

0,5

Эффективная

 

скорость

 

полёта

км

/

ч

60

90

Протяжённость

 

линейного

 

объекта

км

45

360

объект

Количество

 

полётов

 

в

 

день

3

1

5

Количество

 

лётных

 

дней

 

в

 

месяц

 (1 

экипаж

)

10 (4)

10 (4)

15 (7)

Протяжённость

 

облёта

 

линейных

 

объектов

 

в

 

месяц

км

1350 (540)

3600 (1440)

75 (35) 

объектов

Количество

 

месяцев

 

работы

17 (42)

50 (125)

7 (15)

Общий

 

километраж

 

за

 

жизненный

 

цикл

км

22 950 

180 000 

525 

объектов

Стоимость

 

экипажа

 

с

 

накладными

 

расходами

руб

./

мес

.

100 000

200 000

100 000

Стоимость

 

экипажа

 

за

 

жизненный

 

цикл

 

БЛА

млн

 

руб

.

1,7 (4,2)

10 (25)

0,7 (1,5)

Общие

 

затраты

млн

 

руб

.

3,3 (5,8)

16 (31)

1,45 (2,25)

Удельная

 

себестоимость

 

одного

 

полёта

руб

.

6600 (11600)

32000 (62000)

2900 (4500)

Удельная

 

себестоимость

 

километра

руб

.

144 (253)

89 (172)

2760 (4 285)

полутора

-

двумя

 

часами

 

с

 

эффективной

 

скоростью

 

полёта

 50—60 

км

/

ч

  (

эффективная

 

скорость

 

учиты

-

вает

 

скорость

 

ветра

); 

в

 

третьих

окружные

 

скорости

 

стабилизации

 

по

 

крену

 

и

 

тангажу

 

у

 

этих

 

летательных

 

аппаратов

 

достаточно

 

высоки

что

 

приводит

 

как

 

к

 

смазам

 

изображений

так

 

и

 

к

  «

прома

-

хам

» 

кадров

 

мимо

 

цели

 

диагностики

.

Компания

 

АФМ

-

Серверс

 

начала

 

ком

-

мерческое

 

использование

 

созданного

 

в

 

инициативном

 

порядке

 

БАС

 

Птеро

-

Е

 

с

 

аккумуляторным

 

питанием

 

ещё

 

в

 2010 

го

-

ду

Было

 

выполнено

 

несколько

 

коммер

-

ческих

 

работ

 

на

 

электроэнергетическом

 

рынке

Компания

 

принимала

 

активное

 

участие

 

в

 

учениях

 

по

 

устранению

 

ава

-

рий

проводимых

 

в

 

ОАО

 «

МРСК

 

Северо

-

Запада

». 

Всё

 

это

 

дало

 

понимание

что

 

необходимо

 

развивать

 

БАС

 

с

 

массой

 

по

-

лезной

 

нагрузки

 

порядка

 5 

кг

временем

 

полёта

 

не

 

менее

 6 

часов

 

и

 

эффектив

-

ной

 

скоростью

 

полёта

 

не

 

менее

 90 

км

/

ч

В

 

итоге

 

в

 

настоящее

 

время

 

создан

 

ком

-

плекс

 

Птеро

-G0, 

полностью

 

удовлетво

-

ряющий

 

этим

 

характеристикам

.

В

 

табл

. 1 

приведены

 

сравнитель

-

ные

 

характеристики

 

наиболее

 

совер

-

шенного

 

из

 

электрических

 

самолётов

 

Geoscan-20, 

бензинового

 

Птеро

-G0 

(

табл

. 2, 

рис

. 1) 

и

 

квадрокоптера

кото

-

рый

 

может

 

быть

 

использован

 

при

 

на

-

земном

 

осмотре

 

опор

 

ВЛ

.

Из

-

за

 

новизны

 

и

 

малопонятности

 

технологий

 

большинство

 

заказчиков

 

ожидает

 

от

 

беспилотных

 

технологий

 

две

 

вещи

просмотр

 

видео

 

в

 

реальном

 

режиме

 

времени

 

и

 

фотографирование

 

замеченных

 

дефектов

.

Приведённый

 

на

 

рис

. 2 

фрагмент

 

размером

 

1000

х

667 

пикселей

 

является

 

частью

 

кадра

 

фотока

-

меры

 Nikon D800 

с

 

матрицей

 7368

х

4912 

пикселей

 

с

 

выдержкой

 1/2000 

сек

полученного

 

с

 

высоты

 100 

м

Для

 

примера

 

наложен

 

уменьшенный

 

полный

 

размер

 

Табл

. 2.  

Характеристики

 

БАС

 

Птеро

-G0

Модель

 

БАС

Птеро

-G0

Силовая

 

установка

Honda GX35 

(4-

х

 

тактн

.) 

Топливо

бензин

 

Аи

-95

Автопилот

PteRoBot

Минимальная

 

безопасная

 

высота

 

полёта

м

80 

Практический

 

потолок

м

3000 

Максимальная

 

высота

 

старта

 

над

 

уровнем

 

моря

м

1300 

Крейсерская

 

скорость

км

/

ч

85—125 

Скорость

 

срыва

 

в

 

горизонтальном

 

полёте

 

при

 

массе

 20 

кг

км

/

ч

50 

Время

 

полёта

 

с

 

полезной

 

нагрузкой

 2 

кг

ч

до

 8 

Максимальная

 

прямая

 

техническая

 

дальность

 

полёта

км

до

 800 

Взлётная

 

масса

 

БАС

 

с

 

полной

 

нагрузкой

кг

21 

Масса

 

полезной

 

нагрузки

кг

до

 5 

Радиус

 

радиосвязи

 

при

 

высоте

 

полёта

 500 

м

 (

прямая

 

видимость

), 

км

 

до

 75 

Область

 

действия

 

канала

 

связи

 GSM

в

 

зоне

 

покрытия

 GSM

Область

 

действия

 

спутникового

 

канала

 

связи

без

 

ограничений

Предельная

 

ветровая

 

нагрузка

 

в

 

полёте

м

/

с

15 

Максимальная

 

скорость

 

встречного

 

ветра

 

при

 

старте

 

и

 

посадке

м

/

с

Взлёт

с

 

пневмоката

-

пульты

Посадка

на

 

парашюте

Площадка

 

для

 

взлёта

 

и

 

посадки

ШхД

 (

м

)

200

х

100 

Влажность

, %

до

 98

Диапазон

 

температур

О

С

-30 — +40

Метеорологические

 

условия

 

эксплуатации

ПМУ


Page 4
background image

44

СЕТИ РОССИИ

каждого

 

пикселя

 

примерно

 

в

 5 

раз

что

 

приведёт

 

к

 

дополнительному

 

ухудшению

 

разрешения

Также

 

необходимо

 

добавить

что

 

передача

 HD-

видео

 

с

 

вы

-

соты

 

полёта

 100 

м

 

на

 

расстояния

 

больше

 10 

км

 

прак

-

тически

 

невозможна

.

Снимок

 

сделан

 

при

 

скорости

 

полёта

 90 

км

/

ч

Ме

-

тодика

разработанная

 

нами

 

для

 

диагностической

 

съёмки

 

ВЛ

благодаря

 

выбранному

 

наклону

 

оптиче

-

ской

 

оси

 

камеры

 

позволяет

 

фиксировать

 

на

 

кадрах

 

не

 

только

 

горизонтальные

но

 

и

 

вертикальные

 

объ

-

екты

 (

см

гирлянду

 

изоляторов

). 

Частота

 

съёмки

 

по

-

зволяет

 

зафиксировать

 

каждый

 

объект

 

с

 

разных

 

ра

-

курсов

 

на

 

шести

 

кадрах

 (

с

 

пролётом

 

туда

 

и

 

обратно

).

Эту

 

же

 

съёмку

 

можно

 

использовать

 

для

 

опреде

-

ления

 

нарушений

 

габаритов

 

ВЛ

  (

просека

расстоя

-

ние

 

до

 

подстилающей

 

растительности

 

и

 

т

.

д

.). 

Для

 

этого

 

методами

 

фотограмметрии

 

необходимо

 

сфор

-

мировать

 

цифровую

 

модель

 

местности

 

при

 

помощи

 

программы

 

Фотомод

методами

 

стереоизмерений

 

измерить

 

высоту

 

точек

 

подвеса

 

каждого

 

провода

 

и

 

высоту

 

в

 

середине

 

пролёта

выгрузить

 

полученную

 

3D-

модель

 

в

 

ГИС

  «

Панорама

», 

построить

 

профиль

 

провисания

 

проводов

 

и

 

далее

 

проводить

 

любые

 

сечения

 

пространства

 

для

 3D-

измерений

 

и

 

форми

-

рования

 

отчётов

 

о

 

негабаритах

Достигнута

 

относи

-

тельная

 

точность

 

измерений

 

не

 

хуже

 25 

см

 (

рис

. 3).

Имеется

 

опыт

 

съёмки

 

ВЛ

 

при

 

помощи

 

тепловизо

-

ра

 VarioCAM HR Head 600 

компании

 Jenoptick (

Гер

-

мания

) (

рис

. 4).

Практика

 

тепловизионной

 

диагностики

 

подтверж

-

дает

 

требования

 

давно

 

разработанных

 

стандартов

 

по

 

тепловизионной

 

диагностике

 — 

нагрузка

 

линии

 

должна

 

быть

 

не

 

менее

 60%.

При

 

помощи

 

тепловизионной

 

съёмки

 

также

 

мож

-

но

 

сформировать

 

растровую

 

подложку

 

с

 

привязкой

 

к

 

координатам

 (

рис

. 5).

Наша

 

компания

 

единственная

 

в

 

мире

 

обладает

 

уникальной

 

технологией

 

ночной

 

съёмки

 

с

 

малых

 

вы

-

сот

 

при

 

помощи

 

фотовспышки

применяемой

 

для

 

за

-

дач

 

быстрого

 

поиска

 

места

 

аварии

 (

рис

. 6).

Этот

 

снимок

 

сделан

 

в

 2010 

году

 

с

 

высоты

 120 

ме

-

тров

 

в

 

час

 

ночи

.

Накопление

 

данных

 

с

 

целью

 

диагностики

 

раз

-

вивающихся

 

дефектов

  (

таких

 

как

 

наклон

 

опор

 

ВЛ

ослабление

 

тросовых

 

растяжек

 

и

 

т

.

д

.) 

требует

 

хра

-

нения

 

полученных

 

данных

 

в

 

геоинформационных

 

Рис

. 4. 

Кадр

 

тепловизионной

 

съёмки

Снимок

 

ночью

 

с

 

высоты

 280 

м

Размер

 

пикселя

 

изображения

 

на

 

земле

 30 

см

Рис

. 3. 

Пример

 

съёмки

 

деревьев

согнутых

 

«

ледяным

 

дождём

» 

зимой

 2010 

г

в

 

Подмосковье

Рис

. 2. 

Фрагмент

 

кадра

 

съёмки

 

опоры

 

ВЛ

 

со

 

сравнительными

 

участками

Рис

. 1. 

Беспилотная

 

авиационная

 

система

 

Птеро

-G0

кадра

 

белого

 

цвета

 

с

 

вписанным

 

фрагментом

де

-

монстрирующий

 

его

 

относительные

 

размеры

 

и

 

один

 

из

 

участков

 

фрагмента

 

кадра

 

продублирован

 

в

 

раз

-

решении

 

видео

 

в

 

формате

 Full-HD (1920x1080) 

при

 

одинаковом

 

охвате

 

площади

 

кадра

При

 

этом

 

необ

-

ходимо

 

отметить

что

 

видеосъёмка

 

делается

 

с

 

вы

-

держкой

равной

 3/4 

частоты

 

кадров

т

.

е

при

 

частоте

 

съёмки

 

даже

 60 

Гц

 

это

 

будет

 1/80 

секунды

поэто

-

му

 

к

 

указанному

 

десемплированию

 

по

 

разрешению

 

необходимо

 

добавить

 

продольное

 

размазывание

 


Page 5
background image

45

 3 (30), 

май

июнь

, 2015

закупок

 

ТМЦ

 

и

 

услуг

 

по

 

поддержанию

 

работоспособ

-

ности

 

ВЛ

  (

текущие

 

и

 

капитальные

 

ремонты

в

 

раз

-

резе

 

объектов

 

инженерной

 

инфраструктуры

 

и

 

биз

-

нес

-

процессов

 

ТоИР

 (

техобслуживания

 

и

 

ремонтов

). 

В

 

багаже

 

компании

 

кроме

 

беспилотного

 

направле

-

ния

 

полностью

 

представлен

 

весь

 

спектр

 

экономиче

-

ского

 

и

 

производственного

 

учёта

 

на

 

базе

 

программ

-

ных

 

комплексов

 1

С

позволяющий

 

как

 

интегрировать

 

задачи

 

диагностики

 

ВЛ

 

с

 

уже

 

существующими

 

реше

-

ниями

так

 

и

 

внедрять

 

новые

 

комплексные

 

решения

 

для

 

компаний

 

электроэнергетики

 — www.a4m.ru.

Рис

. 5. 

Ортофотоплан

 

полигона

 

МИИГАиК

 

в

 

Тульской

 

области

Высота

 

съёмки

 300 

м

Размер

 

пикселя

 

на

 

земле

 35 

см

Рис

. 7. 

Примеры

 

дефектов

обнаруживаемых

 

при

 

помощи

 

воздушного

 

осмотра

 

с

 

БАС

Рис

. 8. 

Пример

 

формирования

 

НСИ

 

(

нормативно

 

справочной

 

информации

в

 

среде

 

простой

 

ГИС

 «Global Mapper»

Рис

. 6. 

Тестовая

 

съёмка

 

ВЛ

 

в

 

ночное

 

время

 

с

 

помощью

 

фотовспышки

 

в

 

целях

 

отработки

 

поиска

 

мест

 

аварии

Высота

 120 

м

время

 

съёмки

 00:35, 2010 

г

.

системах

  (

ГИС

), 

позволяющих

 

проводить

 

не

 

только

 

пространственные

 

измерения

но

 

и

 

предупреждать

 

развивающиеся

 

дефекты

  (

например

 

отечествен

-

ный

 

программный

 

продукт

 — 

ГИС

  «

Панорама

» 

или

 

ArcGIS — 

практически

 

общепринятый

 

стандарт

 

ГИС

-

систем

 

зарубежного

 

производства

) (

рис

. 7). 

Такое

 

программное

 

обеспечение

 

в

 

компаниях

 

электроэнергетики

как

 

правило

отсутствует

 

или

 

используется

 

фрагментарно

Первоначальные

 

рас

-

ходы

 

на

 

приобретение

 

и

 

внедрение

 

ГИС

 

достаточно

 

большие

Расходы

 

на

 

обработку

 

полученных

 

данных

 

и

 

их

 

последующий

 

анализ

 

в

 

ГИС

 

могут

 

существен

-

но

 

превышать

 

расходы

 

на

 

проведение

 

полётов

 

БАС

Общие

 

расходы

 

на

 

всю

 

технологическую

 

цепочку

 

анализа

 

данных

получаемых

 

с

 

БАС

несмотря

 

на

 

кажущееся

 

увеличение

 

по

 

сравнению

 

с

 

наземными

 

видами

 

осмотра

дают

 

существенную

 

экономию

 

в

 

расходах

 

на

 

поддержание

 

работоспособности

 

из

-

за

 

уменьшения

 

перерасходов

 

на

 

закупку

 

и

 

своевре

-

менного

 

обнаружения

 

и

 

предупреждения

 

возник

-

новения

 

аварийных

 

ситуаций

При

 

внедрении

 

ГИС

 

также

 

встают

 

задачи

 

интеграции

 

ГИС

-

систем

 

с

 

уже

 

использующимися

 

информационными

 

системами

 

производственного

 

и

 

экономического

 

учёта

 

и

 

отчёт

-

ности

что

 

нисколько

 

не

 

облегчает

 

задачу

Т

.

е

в

 

про

-

цесс

 

постепенно

 

должны

 

быть

 

вовлечены

 

компании

предоставляющие

 

услуги

 

системной

 

интеграции

Ко

-

нечно

нельзя

 

всё

 

сделать

 

сразу

и

 

начинать

 

нужно

 

с

 

простых

 

задач

Но

 

при

 

этом

 

сразу

 

задумываться

 

о

 

дальнейшем

 

развитии

 

всей

 

технологической

 

цепоч

-

ки

 

анализа

 

состояния

 

ВЛ

 — 

от

 

съёмки

 

до

 

планиро

-

вания

 

затрат

 

по

 

поддержанию

 

их

 

технического

 

со

-

стояния

.

Опыт

 

обработки

 

данных

 

при

 

помощи

 

программ

-

ных

 

продуктов

 

компании

 «

Ракурс

» 

и

 «

Панорама

» 

по

-

зволяет

 

построить

 

непрерывную

 

цепочку

 

обработки

 

данных

от

 

пространственных

 

измерений

 

до

 

хране

-

ния

 

и

 

анализа

 

полученных

 

данных

 

в

 

полноценной

 

ГИС

 (

рис

. 8).

Мало

 

кто

 

задумывается

 

о

 

необходимости

 

анали

-

за

 

и

 

обработки

 

данных

позволяющих

 

делать

 

отчёты

формирующие

 

расходные

 

статьи

 

бюджета

 

и

 

планы

 


Читать онлайн

Использование беспилотных авиационных систем (БАС) в электроэнергетике постепенно находит понимание не только у технических специалистов, но и у менеджмента компаний, принимающего решения о закупках. Из категории модного тренда, за который можно отчитаться перед руководством по затратам на НИР, ОКР и т.д., использование БАС в ближайшее время должно перейти в технологию экономии затрат на эксплуатацию ВЛ.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

От НИОКР до промышленной эксплуатации: новая разработка ПАО «Россети Ленэнерго» успешно интегрирована в ССПИ ОМП «ИНБРЭС»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Воздушные линии Диагностика и мониторинг
Спецвыпуск «Россети» № 2(25), июнь 2022

Программный комплекс для мониторинга, оптимизации и визуализации структуры противоаварийной автоматики — ПК «ПАУК»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика Диагностика и мониторинг
ПАО «Россети Кубань»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»