segodnya.ua
Лазерные дроны Украины:
Почему нужно подниматься в небо, измеряя запасы природных ресурсов
Текст и верстка: Игорь Рец
Фото: Анастасия Лесык
Текст и верстка: Игорь Рец
Фото: Анастасия Лесык
Прочно укоренившееся в украинской речи слово "дрон" происходит от английского "drone" - трутень. Трутни - самцы медоносных пчел, которые выводятся из неоплодотворенных яиц. Отличаются от рабочей пчелы размерами и более развитыми органами чувств: глаза у трутней большие, а усики сравнительно длинные. Современные беспилотные летательные аппараты, или дроны, также имеют развитые "органы чувств" - сенсоры, которые успешно служат на благо человека. О полезных дронах и их реальном применении в промышленности мы расскажем ниже. Для этого отправимся в город Ладыжин.
1
Две башни Ладыжина
И шесть блоков по 300 МВт
Трубы Ладыжинской ТЭС
Ладыжин - город областного значения в Винницкой области. До Киева - почти 300 километров, до областного центра, Винницы - чуть больше 100 км. Население - чуть больше 22 тысяч человек. Ладыжин окружен лесами, озерами, омывается Южным Бугом.
Над местными красотами возвышаются трубы Ладыжинской теплоэлектростанции. Ее начали строить более 50 лет назад назад - в 1968 году, а уже с 1972-го станция вышла на полную мощность.
Над местными красотами возвышаются трубы Ладыжинской теплоэлектростанции. Ее начали строить более 50 лет назад назад - в 1968 году, а уже с 1972-го станция вышла на полную мощность.
Шесть блоков по 300 мегаватт способны производить суммарно 1800 МВт энергии. Почти полторы тысячи человек ежедневно поддерживают бесперебойную работу этого огромного организма, который в благодарность за это щедро делится энергией с десятками тысяч домов.
Для энергетиков станция - как большой ребенок, за которым нужно ухаживать, и регулярно и качественно кормить. В день станция "съедает" около 5 тысяч тонн угля, соответственно, в месяц - 150 тысяч тонн. Важно вести тщательный учет имеющихся ресурсов, чтобы всегда был уголь в запасе.
Это достаточно сложное дело. Площадь хранилища - 5 гектаров. На территории уголь формируется в два штабеля. "Штабелем" на станции называют сформированную бульдозером угольную насыпь, высота которой составляет около 12 метров.
Сколько в штабеле угля, "на глаз" оценить невозможно. Объем нужно точно измерить. Раньше это делали с помощью теодолита. Как картограф при составлении топографической карты, инженер метр за метром перемещался по возвышению с линейкой, пока его коллега через оптический прибор теодолит смотрел на отметки, фиксируя каждое изменение высоты. На основе этих данных уже можно было более-менее точно посчитать объем штабеля. Теперь учет запасов проводится с помощью беспилотников. Дрон сканирует лазером территорию, создавая на основе сотен тысяч замеров трехмерную карту угольного хранилища.
2
В небо!
Пять гектаров за считанные минуты
Максим Севостьянов достает из авто большой кейс, габаритами похожий на чемодан для путешествий. Внутри дрон и оборудование для его корректного полета. Команда специалистов EverScan настраивает технику.
Максим Севостьянов, директор по развитию бизнеса компании EverScan
Максим Севостьянов, директор по развитию бизнеса компании EverScan:
"Мы занимаемся сканированием зданий, сооружений, наземным сканированием. У нас возникла идея - переместиться в воздух. Как говорят наши геодезисты - зачем ходить, если можно летать?. Мы нашли технологию "Лидара". Это Light Detecting Engine - измерение поверхности с помощью лазера, который отправляется на землю и отражается назад. С помощью алгоритма мы получаем точные координаты поверхности.
Это следующий шаг в геодезических работах. Раньше это требовало намного больше времени, и на качество измерений оказывал влияние человеческий фактор. Данная технология позволяет с этой площади собрать более 300 тысяч измерений и построить точную и качественную трехмерную модель поверхности и оценить точный объем угля.
Точность, которую обеспечивает радар - сантиметры, а иногда и миллиметры. В мире нет технологий, которые могли бы точнее, чем лазерное сканирование, измерить параметры объема и построить модель поверхности. В момент, когда лазер сканирует поверхность, он посылает на землю тысячи сигналов, и мы получаем так называемое "облако точек", которое состоит из множества измерений. Впоследствии, обрабатывая эти данные, мы можем смоделировать любую поверхность"
"Мы занимаемся сканированием зданий, сооружений, наземным сканированием. У нас возникла идея - переместиться в воздух. Как говорят наши геодезисты - зачем ходить, если можно летать?. Мы нашли технологию "Лидара". Это Light Detecting Engine - измерение поверхности с помощью лазера, который отправляется на землю и отражается назад. С помощью алгоритма мы получаем точные координаты поверхности.
Это следующий шаг в геодезических работах. Раньше это требовало намного больше времени, и на качество измерений оказывал влияние человеческий фактор. Данная технология позволяет с этой площади собрать более 300 тысяч измерений и построить точную и качественную трехмерную модель поверхности и оценить точный объем угля.
Точность, которую обеспечивает радар - сантиметры, а иногда и миллиметры. В мире нет технологий, которые могли бы точнее, чем лазерное сканирование, измерить параметры объема и построить модель поверхности. В момент, когда лазер сканирует поверхность, он посылает на землю тысячи сигналов, и мы получаем так называемое "облако точек", которое состоит из множества измерений. Впоследствии, обрабатывая эти данные, мы можем смоделировать любую поверхность"
Перед запуском специалисты устанавливают на штатив специальную станцию. Она повышает точность замеров с полуметра до нескольких сантиметров. Условно говоря, благодаря технологии, даже если в хранилище забросить спичечный коробок угля, техника вряд ли оставит это без внимания.
Дмитрий, пилот
Полет требует от пилота большой точности и профессионализма. Дмитрий имеет за плечами большой опыт управления беспилотными аппаратами. Поднять в воздух, а потом успешно посадить современный квадрокоптер, в общем-то, дело не сложное: там где не хватает опыта, поможет автопилот. Но в случае с промышленным дроном все сложнее: автоматика может запросто усадить дорогостоящий прибор в грязь, воду, или на груду угля. Поэтому автопилотом на промышленных объектах пользоваться не принято.
Человек контролирует полет на всех этапах.
Человек контролирует полет на всех этапах.
Последние этапы подготовки - калибровка датчиков. Специалист поворачивает летательный аппарат вокруг своей оси, чтобы машина правильно ориентировалась в пространстве.
3
Как было и как стало:
Сто пятьдесят точек на метр против
одной точки на пять метров
одной точки на пять метров
Гексакоптер зависает на уровне наших глаз и сохраняет практически полную статичность в воздухе. Кажется, будто он закреплен невидимыми нитками. Еще мгновение, и машина оказывается высоко в небе. С высоты птичьего полета в течении нескольких минут дрон проводит десятки тысяч замеров
Экскаваторы, элеваторы, холмы и прочие не связанные с черным золотом объекты позже удаляются из виртуальной карты. Машина вычисляет объем, а специалистам нужно лишь пересчитать объем в вес, т.к. заказы топлива на теплоэлектростанцию делают в тоннах, а не кубических метрах.
4
Теодолит против лазера
Маркшейдеры против пилотов
Теодолит - измерительный прибор для определения уровней и углов в топографии, геодезии и маркшейдерских работах. Инструмент используется человеком с 19 века, и принцип его работы за два столетия существенно не изменился.
Эта отметка - уровень "пола" на угольном хранилище. На этой отметке, до появления дронов, выставляли теодолит для замеров.
Для замеров, человеку с оптикой нужно стать на одну из специальных отметок, расставленных по периметру склада.
Уровень такой отметки - отправная точка для измерений прибора. Специалист становится на точку, его помощник с линейкой - на вершину штабеля, высоту которого нужно измерить. Глядя с контрольной точки через оптику на линейку, человек понимает, какая именно высота замеряемого штабеля угля.
При этом, данные сильно округлены. Ведь при замерах не учитываются углы и прочие неровности поверхности - только контрольные значения высоты через каждые несколько десятков метров.
Уровень такой отметки - отправная точка для измерений прибора. Специалист становится на точку, его помощник с линейкой - на вершину штабеля, высоту которого нужно измерить. Глядя с контрольной точки через оптику на линейку, человек понимает, какая именно высота замеряемого штабеля угля.
При этом, данные сильно округлены. Ведь при замерах не учитываются углы и прочие неровности поверхности - только контрольные значения высоты через каждые несколько десятков метров.
Та самая линейка, с помощью которой ранее производились замеры
Измеритель смотрит через оптику на линейку и фиксирует ее положение, таким образом вычисляя разницу высот между двумя точками. Чем больше точек, тем выше точность. Человек за день успеет обойти склад и сделать несколько десятков замеров. Лазерный прибор на дроне за минуты совершает больше замеров на один квадратный метр, чем человек на целый гектар. Эффективность выше, а значит и аудит запасов точнее. Учитывая, что такие замеры требуется проводить минимум раз в месяц, работы действительно становится существенно меньше.
Принцип работы лазерной системы преемственный по отношению к теодолитному методу. Дрон посылает лазерный луч к точке на земле. Датчик рядом с лазером отсчитывает время за которое луч отразится и вернется обратно к дрону, вычисляя на основе полученных данных разницу высот.
Принцип работы лазерной системы преемственный по отношению к теодолитному методу. Дрон посылает лазерный луч к точке на земле. Датчик рядом с лазером отсчитывает время за которое луч отразится и вернется обратно к дрону, вычисляя на основе полученных данных разницу высот.
Спеней Александр Иванович, начальник производственного-технического отдела Ладыжинской ТЭС
Спеней Александр Иванович, начальник производственного-технического отдела ДТЭК Ладыжинской ТЭС:
"Замеры угля на складе станции производятся ежемесячно для подтверждения остатков угля традиционным способом. В течение месяца уголь приходит, сжигается, а замеры должны зафиксировать, сколько именно угля остается на складе к концу месяца. Они необходимы для бухгалтерского учета.
Процесс был довольно длительный. Участие принимали несколько человек. Один с рейкой перемещался по основе, поднимался наверх штабеля, другой в это время на определенной отметке снимал показатели и вносил в базу данных. Весь процесс занимал часа три, но это зависимо от количества угля и количества штабелей на складе.
Перемещаться по угольному штабелю - довольно непростое дело. Плюс, если тает снег, довольно много воды. Высота штабеля может достигать 12 метров.
Перед тем, как персонал выходил на угольное поле, обязательно проводился инструктаж. Работа связана с некоторой опасностью - на штабеле могут во время замеров работать бульдозеры. Дрон, конечно, ускорил процесс измерений, повысил точность замеров"
"Замеры угля на складе станции производятся ежемесячно для подтверждения остатков угля традиционным способом. В течение месяца уголь приходит, сжигается, а замеры должны зафиксировать, сколько именно угля остается на складе к концу месяца. Они необходимы для бухгалтерского учета.
Процесс был довольно длительный. Участие принимали несколько человек. Один с рейкой перемещался по основе, поднимался наверх штабеля, другой в это время на определенной отметке снимал показатели и вносил в базу данных. Весь процесс занимал часа три, но это зависимо от количества угля и количества штабелей на складе.
Перемещаться по угольному штабелю - довольно непростое дело. Плюс, если тает снег, довольно много воды. Высота штабеля может достигать 12 метров.
Перед тем, как персонал выходил на угольное поле, обязательно проводился инструктаж. Работа связана с некоторой опасностью - на штабеле могут во время замеров работать бульдозеры. Дрон, конечно, ускорил процесс измерений, повысил точность замеров"
5
Станция
Железный организм с горящим сердцем
Вместе со специалистом обходим территорию станции, которая непрерывно работает.
Через конвейер уголь отгружается с железнодорожной станции. Затем бульдозеры формируют два угольных штабеля, с которых уголь попадает на еще один эскалатор, везущий уголь к измельчителям, а дальше, в форме пыли, в котлы, где измельченный в порох уголь сгорает, выделяя тепло, которое генерирует электрическую и тепловую энергию.
Через конвейер уголь отгружается с железнодорожной станции. Затем бульдозеры формируют два угольных штабеля, с которых уголь попадает на еще один эскалатор, везущий уголь к измельчителям, а дальше, в форме пыли, в котлы, где измельченный в порох уголь сгорает, выделяя тепло, которое генерирует электрическую и тепловую энергию.
6
Пожарный инспектор будущего
Дрон-тепловизор на страже угольных пожаров.
На станции запрещено курить и разводить огонь
Курить на станции разрешено в строго отведенных местах
На территории станции повышенные требования безопасности. Нельзя курить и допускать появления открытого огня. Небрежно брошенный окурок может вызвать тление угольной пыли под ногами, которое легко перерастает в масштабный пожар, для тушения которого пришлось бы остановить этот непрерывный конвейерный механизм.
Гусеничный бульдозер, проезжая к отвалу, рассекает черную водно-угольную гладь ровной волной. В конце зимы на угольном хранилище станции грунтовые воды стоят достаточно высоко. Уголь сырой, пыли нет, риск пожара невысокий. Но в летнюю жаркую пору, когда уголь совсем без влаги, тепловизорный контроль - верный шаг предупредить беду.
Этот коптер делает фотосъемку и сканирует территорию тепловым лазером. Позже на его данных специалисты "сошьют" фотореалистичную трехмерную карту склада, буквально перенесут территорию пяти гектаров в виртуальную реальность.
Но в вопросе контроля качества запасов тепловизорная съемка здесь - лишь дополнительная опция, которую пока отрабатывают для других важных задач. Тепловизор будет полезным, к примеру, для контроля безопасности на разветвленной сети электроопор, ведущих от станции.
Разрыв изолятора, даже самый незначительный, зачастую сопровождается выделением тепла, которое улавливает тепловой сенсор дрона. Благодаря такой опции, можно предупредить пожар и своевременно обновить поврежденный или изношенный изолятор.
7
Что дальше?
Как дроны помогут промышленности будущего
Техника не может полноценно заменить человека, но человек, вооруженный современной техникой, может многократно улучшить результаты своей работы. Для замеров теодолитом требовалось двое людей. Один стоял на контрольной точке с прибором, другой с линейкой на вершинах угольных штабелей. Для контроля запасов угля с помощью коптера нужна команда из трех человек. Но за 20 минут такой дрон может создать ландшафтную карту площади в 50 гектаров.
Использование дронов с навесным оборудованием позволяет измерять запасы в карьерах, считать объем выработки. Можно строить карты ландшафтов, и даже сохранять культурное наследие, делая точные виртуальные копии архитектурных объектов.
Максим Севостьянов, директор по развитию бизнеса компании EverScan
Максим Севостьянов, директор по развитию бизнеса компании EverScan:
"Данная технология может использоваться в измерениях объемов угля, для построения топографических карт, для инспекции линий электропередач, с помощью данной технологии можно определять наклон, провисание проводов ЛЭП.
Мы можем, быстро облетев дроном, собрать информацию о том, где, в каких районах с какими координатами есть пересечения линий электропередач с растительностью, соответственно, будет известно, где нужно проводить работы по очистке от растительности. Это гораздо быстрее, чем проводить обход линий человеку.
Мы провели успешный пилотный проект с компанией ДТЭК по инспекции линий электропередач и проверили, как работает такая технология, но пока - в стадии пилотного проекта. Сейчас мы изучаем технологии и комбинации для того, чтобы максимального долго находиться в воздухе и покрывать наибольшие расстояния.
Мы можем использовать дрон для съемки территории с помощью камеры и создать ортофотоплан поверхности. Это как известные всем снимки с Google-карт, но намного более точнее. Если нам нужно, к примеру, заснять участок леса и понять, где проходят тропы, или снять строительную площадку для планирования работ, ортофотоплан будет полезен.
Дрон с тепловизионной камерой используется для инспекции солнечных панелей, жилых зданий. С каждым годом создаются новые летные платформы, двигатели, дроны, поэтому это все - только начало.
"Данная технология может использоваться в измерениях объемов угля, для построения топографических карт, для инспекции линий электропередач, с помощью данной технологии можно определять наклон, провисание проводов ЛЭП.
Мы можем, быстро облетев дроном, собрать информацию о том, где, в каких районах с какими координатами есть пересечения линий электропередач с растительностью, соответственно, будет известно, где нужно проводить работы по очистке от растительности. Это гораздо быстрее, чем проводить обход линий человеку.
Мы провели успешный пилотный проект с компанией ДТЭК по инспекции линий электропередач и проверили, как работает такая технология, но пока - в стадии пилотного проекта. Сейчас мы изучаем технологии и комбинации для того, чтобы максимального долго находиться в воздухе и покрывать наибольшие расстояния.
Мы можем использовать дрон для съемки территории с помощью камеры и создать ортофотоплан поверхности. Это как известные всем снимки с Google-карт, но намного более точнее. Если нам нужно, к примеру, заснять участок леса и понять, где проходят тропы, или снять строительную площадку для планирования работ, ортофотоплан будет полезен.
Дрон с тепловизионной камерой используется для инспекции солнечных панелей, жилых зданий. С каждым годом создаются новые летные платформы, двигатели, дроны, поэтому это все - только начало.
По словам директора по инновациям ДТЭК Эмануэле Вольпе, EverScan – это стартап, который стал победителем акселерационной программы в прошлом году.
«У молодых стартапов в Украине есть возможность предложить нам свои решения и начать воплощать в жизнь реальные проекты. Я убежден, что инновации – это единственный путь для энергонезависимости Украины», - резюмировал Вольпе.
«У молодых стартапов в Украине есть возможность предложить нам свои решения и начать воплощать в жизнь реальные проекты. Я убежден, что инновации – это единственный путь для энергонезависимости Украины», - резюмировал Вольпе.