Drony w energetyce – przykłady zastosowań

Idziemy z postępem. Wiele światowych firm produkuje drony, w tym te wielozadaniowe. Najczęściej spotykanym zadaniem przeznaczonym dla tego urządzenia jest kontrola wizyjna obiektów czy osób znajdujących się na danym obszarze. Poniżej przedstawiam przykłady zastosowań bezzałogowych statków latających w szeroko pojętej energetyce.

Drony w energetyce. Przykład 1. System „autonomiczny”

Dron „autonomiczny” z podczepioną pod nim kamerą wysokiej jakości pozwala na obserwację terenu czy obiektów nawet dość daleko oddalonych od miejsca jego startu. Rejestracja obrazu odbywa się zazwyczaj na pamięć wewnętrzną, jaka jest umieszczona w kamerze. Ten system ma wiele zalet, ale też trochę wad.

Największą zaletą tego rozwiązania jest praktycznie pełna autonomiczność drona i jego duży zasięg oraz stosunkowo niskie koszty wdrożenia takiego systemu, jak również jego eksploatacji. Systemy obserwacyjne, jakie opisuję poniżej, służą do różnych celów.

Zobacz:

Linia wysokiego napięcia modernizowana z użyciem dronów

Jak łatwiej naprawiać i eksploatować napowietrzne linie elektroenergetyczne

Zwiększenie zdolności przesyłowych istniejących linii energetycznych napowietrznych

Zastosowanie dronów do inspekcji sieci ciepłowniczych

Drony w energetyce. Fot. 1. Autonomiczna stacja dokująca dla drona, z systemem ładowania z paneli fotowoltaicznych

W pierwszym przypadku dron jest umieszczony w specjalnej stacji dokującej (fot. 1), z systemem ładowania opartym na panelach fotowoltaicznych i startuje do realizacji swoich zadań zgodnie z określonym harmonogramem lub na polecenie operatora. System tego typu, w którym dron w czasie ładowania i przesyłania danych z pamięci wewnętrznej zamknięty jest wewnątrz specjalnej szafy, może być przewieziony i postawiony w praktycznie dowolnym miejscu, gdzie w przestrzeni kilku czy kilkunastu kilometrów ma wykonywać określone zadania. Na czas startu i lądowania drona otwiera się przednia pokrywa szafy dokującej, skąd wysuwa się pomost startowy z namalowaną literą H.

To rozwiązanie sprawdza się zazwyczaj w terenie trudno dostępnym (np. górzystym czy podmokłym), gdy w określonych odstępach czasu obsługa techniczna musi wykonać np. przegląd napowietrznych linii energetycznych niskiego, średniego czy wysokiego napięcia oraz obiektów energetycznych, takich jak stacje Trafo.

Wadą tego systemu jest to, że przy dalszych trasach, gdzie odległość od stacji dokującej jest znaczna, dane z drona otrzymamy dopiero po jego powrocie do stacji dokującej ładowania i przesłaniu ich centrali, do zdalnej lub fizycznej (przez osobę z obsługi technicznej) analizy.

W tym pierwszym przypadku urządzenie wykonuje przelot na z góry określonej trasie zaprogramowanej przez obsługę techniczną i obserwuje obiekty ważne dla firmy energetycznej. Ilość przelotów i ich odstępy czasowe są uzależnione jedynie od pojemności akumulatora urządzenia, czasu jego naładowania oraz potrzeb obsługi technicznej linii energetycznych. Podczas analizy materiałów z kamery drona można między innymi w sposób automatyczny porównać dane z poprzednich przelotów na tej samej trasie z nowymi i wyłapać różnice w obrazach, które mogą pomóc w szybszym przeanalizowaniu danych przez technika operatora. Takie automatyczne porównanie obrazów nie absorbuje pracowników, w łatwy i szybki sposób pozwalając na wychwycenie tych elementów, które się różnią, np. pękniętego mocowania izolatora czy uszkodzenia konstrukcji wsporczej słupa.

Fot. 2. Linie napowietrzne energetyczne wysokiego napięcia i telekomunikacyjne

Jedną z ważniejszych zalet tego systemu jest możliwość wysłania drona na przelot np. podczas silnych opadów śniegu lub deszczu oraz w nocy, gdy zachodzi obawa, że drzewa rosnące w pobliżu napowietrznych linii średniego napięcia mogą dotykać do przewodów podwieszonych pod słupy (fot. 3). W tej sytuacji otrzymamy materiał, który pozwoli na wskazanie takich miejsc, gdzie gałęzie dotykają przewodów, powodując zagrożenie ich zerwania czy niebezpieczeństwo porażenia prądem ludzi. Następnie zakład energetyczny będzie mógł po przeanalizowaniu tego materiału wskazać ekipie technicznej konkretne drzewa czy gałęzie do pilnego przycięcia.

Fot. 3. Gałęzie drzew podczas deszczu i silnego wiatru dotykają kabli linii energetycznej średniego napięcia. Fot. 4. Przyrost długości gałęzi drzew w krótkim czasie jest na tyle duży, że trzeba je dość często sprawdzać i w razie konieczności przycinać. Trzeci przewód na dole między gałęziami

Drony w energetyce. Przykład 2. System ze sterowaniem zdalnym

Jest to droższe i bardziej profesjonalne od poprzedniego rozwiązanie. Wprawdzie stosowany jest ten sam typ drona i wykorzystywana ta sama szafa jego ładowania co w przykładzie pierwszym, ale możemy zdalnie z pulpitu komputera w czasie rzeczywistym sterować urządzeniem na całej trasie jego przelotu, jak również na bieżąco otrzymywać materiały wideo z kamery podwieszonej pod nie.

System oparty jest w zasadniczej części na łączności satelitarnej z dronem, co pozwala jego obsłudze technicznej na wykonywanie dodatkowych czynności, np. bieżącej analizy określonego fragmentu sieci energetycznej, bezpośrednio określając, czy dany element sieci jest sprawny czy wymaga naprawy.

Można by się było pokusić o przekazywanie obrazów z drona poprzez sieć bezprzewodową naziemną, np. GSM lub 5G, ale będzie to prawdopodobnie możliwe dopiero w przyszłości. Znacznie obniżyłoby to koszty utrzymania systemu i zwiększyło zasięg urządzenia. Na razie parametry większości sieci bezprzewodowych naziemnych są niewystarczające do utrzymania poprawnej łączności z dronem na całej trasie jego przelotu, z przekazywaniem obrazów w jakości HD lub UHD 4K do jego obsługi technicznej.

Fot. 5. Rosnąca liczba kabli podwieszonych do słupów energetycznych

Największym zagrożeniem dla drona w systemie autonomicznym, jak również w systemie ze zdalnym sterowaniem, jest rosnąca w wielkim tempie ilość kabli (głównie światłowodowych) podwieszanych do słupów telekomunikacyjnych i energetycznych niskiego oraz średniego napięcia. Sam dron wielozadaniowy o dobrych parametrach, z dobrą kamerą HD lub UHD i systemem łączności satelitarnej nie jest tani, a do jego utraty lub uszkodzenia może dojść w przypadku zaplątania się w gałęzie drzew lub dodatkowe kable światłowodowe, jakie mogą pojawić się w międzyczasie na trasie jego przelotu.

Można mnożyć zadania dla drona np. w szybkiej analizie, gdzie i w którym miejscu linia energetyczna wisząca została uszkodzona przez gałęzie drzew czy niekorzystne warunki atmosferyczne, co przyspieszy znacznie samą naprawę, dając serwisowi zakładu energetycznego szybką informację, jaką ekipę wysłać w dane miejsce i co ma zabrać ze sobą, aby usterka została jak najszybciej usunięta.

Jacek Kosiorek wiceprezes zarządu Polskiej Izby Radiodyfuzji Cyfrowej

Fot. 1. IN SPACE. Zdjęcia 2–5 autora

Sprawdź: Produkty budowlane

Praca pod napięciem – rozwój techniki, planowanie, bezpieczeństwo