Применение противоударных систем телеинспекции на базе квадрокоптера Flyability Elios в промышленности

Уникальный беспилотник

Швейцарская компания Flyability разработала первый в мире безопасный дрон-инспектор, который не боится замкнутых пространств и всегда готов лицом к лицу встретиться с опасностями. Идею создания такого беспилотника подсказала сама природа. Инженеры Flyability наблюдали за жуками и стрекозами, как они сталкиваются друг с другом и после этого летят дальше, именно эту уникальную особенность насекомых воссоздали швейцарские инженеры в беспилотнике Elios.

Квадрокоптер Flyability Elios закреплён внутри сферического каркаса из прочного и лёгкого углеродного волокна на свободно вращающихся платформах. Благодаря такой защите электромоторы, лопасти, камера и тепловизор защищены от механических повреждений при столкновений с препятствиями. Беспилотник отскакивает от препятствия подобно мячу и летит дальше заданным курсом. Elios не боится падений с относительно небольшой высоты, неоднократно прошел испытания, остался цел и невредим. Это ещё не всё. Тактильные датчики на каркасе позволяют роботу ориентироваться на местности на ощупь или катиться вдоль вертикальной поверхности. Уникальные особенности позволяют беспилотнику обходиться без сложного машинного зрения.

Взгляните на промовидео компании Flyability, снятое ночью без спецэффектов и показывающее возможности дрона. При съёмке использовались 2 квадрокоптера GimBal, оснащенные неоновыми проводами, светодиодами и флуорисцентным материалом. Управлялись дроны вручную, огни зажигались в запрограммированной последовательности, динамически реагировали на столкновения.

Благодаря этим способностям беспилотник-разведчик Elios раскрывает потенциал БПЛА в новых областях применения. Беспилотник уже используется в Европе научно-исследовательскими командами, поисково-спасательными бригадами и промышленными компаниями. Рассмотрим несколько вариантов применения Elios и GimBal (первая версия дрона) на реальных примерах.

Беспилотник помогает спасателям искать пострадавших альпинистов в трещинах ледника

Flyability в сотрудничестве с горной спасательной командой ледника Церматт в швейцарских Альпах исследовали трещины ледника на высоте 3500 м над уровнем моря. Во время испытаний беспилотником управлял спасатель без предварительной подготовки. При помощи дрона удалось успешно обследовать трещину в леднике. Несмотря на то, что в процессе обследования трещины беспилотник многократно соприкасается со стенами ледника, он двигался в заданном направлении. Оператор продолжил полёт и успешно вывел дрон из расщелины.

В условиях плохой видимости или из-за лежащего снега (закрытый ледник) расщелина может быть не видна на поверхности и проходящий человек рискует провалиться. Для безопасности альпинисты обычно передвигаются по закрытым ледникам в связке. Трещины в леднике могут достигать глубины в десятки метров и представляют серьезную опасность для альпинистов. А узкие ледяные пещеры недоступны для современных роботизированных технологий и представляют огромный риск для самих спасателей. Найти упавшего в расщелину альпиниста до недавнего времени было невозможно. С появлением робота Elios у спасателей есть шанс найти и спасти пострадавшего альпиниста.

Визуальная и тепловизионная инспекция паровых котлов

Энергетическая компания Con Edison из Нью-Йорка использует беспилотные летательные аппараты Elios для визуальной инспекции и оценки состояния паровых котлов. Использование беспилотников для оценки внутреннего состояния резервуаров позволяет сократить время и затраты, необходимые для проверки котлов, которые являются неотъемлемой частью крупнейшей в мире паровой системы. Con Edison обеспечивает паром - зеленый источник энергии - более 1600 крупных клиентов, включая Эмпайр-стейт-билдингг, Центральный вокзал Нью-Йорка в среднем Манхэттене, Всемирный торговый центр и другие знаковые здания.

Паровые котлы имеют высоту 10 этажей, каждый из которых производит 33 980,16 м³ пара в час. Примерно восемь раз в год инженеры Con Edison надевали защитную экипировку и проползали через котлы, которые обеспечивают работу самой большой в мире паровой системы. Рабочие облачались в спецодежды, одевали шапки, сапоги, слуховые аппараты, специальные защитные очки и респираторы, перемещались во внутренних пространствах паровой системы как Энди Дюфрейн из фильма Побег из Шоушенка. Для обследования котлов изнутри также требовалось возводить десятиэтажные леса — это дорого, долго и необходима специальная подготовка сотрудников по работе в замкнутых пространствах на большой высоте. 

Использование защищённого дрона с камерой и тепловизором позволило ускорить процесс инспекции, снизился риск получить травму, поскольку высотные работы в этом случае не нужны. Инспекция с помощью дронов занимает 1-2 дня вместо недели и дешевле, чем человек, каждый раз когда квадрокоптер Elios берётся за работу, компания экономит около 100000 долларов на инспекции. Кроме того, робот в аварийной ситуации тоже лучше: если труба котла разрывается, вам не придется ждать, пока всё остынет, прежде чем отправить на осмотр инженера. Просто отправляете на место аварии дрона. Благодаря уникальной конструкции БПЛА, соприкосновение с неподвижными объектами в замкнутом пространстве котлов не изменяет направления полёта. Беспилотник как мяч в невесомости плавно отскакивает от препятствий и движется дальше, куда ведёт его оператор со своего смартфона или планшета. 

Обследование балластных танков контейнергоно судна

Квадрокоптеру Elios доверили визуальное обследование балластных резервуаров 364-метрового контейнеровоза компании CMA CGM ANDROMEDA. Балластные цистерны – это ёмкости на судне, которые позволяют оптимизировать центр тяжести и улучшить остойчивость судна с помощью забортной воды. Балластные танки необходимы контейнерному судну, если погруженный товар слишком легкий или наоборот, когда груз очень тяжёлый, когда надо выпрямить судно в аварийных ситуациях, когда надо создать временно искусственный крен для лучшей откатки балласта, для снятия судна с мели. Балластные танки отвечают за устойчивость судна. Сегодня этот вид балласта имеет наибольшее распространение на плавучих средствах.

Поскольку цистерны постоянно контактируют с морской водой, их состояние регулярно нужно проверять изнутри, чтобы не допустить появления ржавчины. Обычно на контейнеровозе CMA CGM ANDROMEDA для осмотра состояния балластных ёмкостей привлекается три-четыре человека в защитном снаряжении. Они передвигаются по разным отсекам, освещая стены цистерн и осматривая их состояние. В этот раз был использован защищённый квадрокоптер Elios, которым управлял один оператор.

Обследуемые балласты представляют собой ёмкости 15 метров в длину и 12 метров в глубину. Два люка, расположенные в верхней части балласта, служили входными точками, а сами балласты разделёны на 2 уровня по 3 секции. Полы и секции соединялись люками с размерами 600 мм на 400 мм. Обычно для проверки балластов требуется от трех до четырех человек и дополнительное оборудование для обеспечения безопасности, такое как детекторы газа и кислорода, тросы, фонари и ремни безопасности. При обследовании танков беспилотником, ничего этого не нужно.

Контейнеровоз CMA CGM ANDROMEDA: вместимость 131 332 тонны, длина 364 метра

Квадрокоптер Elios совершил по три 10-минутных полета для осмотра каждого резервуара. Изображение с бортовой камеры транслируются на пульт оператора в режиме реального времени. Встроенные светодиоды позволили провести осмотр без внешнего освещения. По результатам осмотра состояние балластных танков признано удовлетворительным. Два балластных резервуара проверены менее чем за 2 часа, что значительно быстрее, чем традиционный осмотр людьми в защитном снаряжении. Транспортные линии CMA CGM имеют флот из 445 судов и обслуживает более 420 портов по всему миру. А каждое судно имеет более чем 25 подобных балластных танков. Применение дронов для инспекции флота в несколько сотен судов – это существенное повышение безопасности и эффективности работы компании.

Разведка и спецоперации

БПЛА Elios успешно используется одним из самых престижных спецподразделений правоохранительных органов в мире - RAID (Research, Assistance, Intervention, Deterrence) аббревиатура от «Поиск, содействие, вмешательство, разубеждение» для внутренней разведки и разведки в самых сложных замкнутых пространствах. Спецподразделения RAID – подразделение спецназа французской полиции. На подразделение RAID кроме функций полицейского спецподразделения возложены функции охраны первых лиц государства, личная охрана послов Французской Республики в нескольких странах. Бойцы RAID обеспечивают сопровождение «проблемных» рейсов на международных авиалиниях, подразделение RAID отвечает за «мероприятия особого риска».

Все операции по штурму начинаются только после получения полной картины того, что происходит внутри объекта. Для этого используются новейшие технические средства, в том числе видеокамеры на оптоволокне и миниатюрные беспилотные летающие аппараты (БПЛА). Дрон Elios выбран техническими специалистами RAID не случайно, возможность летать в тесных пространствах с нагромождением препятствий без риска повреждения лопастей квадрокоптера, делает его идеальным помощником при освобождении заложников и проведении различных спецопераций. Полицейские используют Elios как дистанционно управляемую камеру, которая позволяет получить чёткую картину происходящего за счёт видеокамеры 1080p и портативного тепловизора не подвергая опасности людей. Беспилотник позволяет значительно сэкономить время, обследуя местность перед штурмом. Это повышает безопасность сотрудников полиции, позволяя им идентифицировать опасности перед входом в неизвестную зону. Риски для жизни людей сведены к минимуму. Сегодня Elios используется несколькими специальными подразделениями правоохранительных органов в Европе и на Ближнем Востоке.

Инспекция и мониторинг горнодобывающего оборудования

Elios используется для осмотра шахтных установок и оборудования на медных рудниках в Чили. Дрон-инспектор летает в опасных и замкнутых пространствах вокруг и внутри оборудования для добычи полезных ископаемых. Элиос используется в компанией WSdata3D для визуальной и тепловизионной инспекции тяжелого оборудования шахтной обогатительной фабрики. Инспектирует контролирующее оборудование, включая шаровые мельницы, мельницы SAG и флотационные ячейки. Регулярные проверки при помощи БПЛА экономят компании время и деньги, обеспечивают безопасность персонала шахт. Три основных сектора – шахта, выщелачивающие площадки, концентрационные установки и хвостохранилища – всё требует ругулярного осмотра, а беспилотные летательные аппараты становятся самым подходящим инструментом для таких работы. Дроны могут собирать большой объем данных быстро и в режиме реального времени. А когда дело доходит до проверки машин на обогатительной фабрике, Elios единственный доступный беспилотник, который может с этим справиться без непосредственного участия человека.

Машинное оборудование, которое инспектируют специалисты компании WSdata3D опасно: шаровые мельницы, мельницы SAG, дробилки, накопители для хранения и флотационные ячейки. Питатели - это отверстия в полу, где руда самотеком падает на конвейерные ленты для транспортировки породы на мельницы. Шаровые мельницы, мельницы полусамоизмельчения и дробилки измельчают руду для дальнейшей обработки. Плавающие ячейки представляют собой большие резервуары, в которых руда плавает для извлечения меди. Эти специальные резервуары хранят жидкости и химикаты, без вентиляции это опасная среда для людей.

До использования Elios, инспекции были дорогостоящими и рискованными. Работа шахты полностью приостанавливалась, блокировали подачу руды вверх и вниз по течению, эти требования прописаны в протоколе безопасности. Обследование занимало около часа: при стоимости производственных затрат $ 100 – 150,000 в час, это приличные расходы. После выполнения протокола безопасности инспекторы одеваются в защитную одежду, вооружаются камерами на штативе и проводят визуальную инспекцию. Чтобы обследовать флотационные ячейки работникам приходилось устанавливать строительные леса внутри, а затем 3-4 сертифицированные специалиста проводили инспекцию. Всё это не безопасно для персонала. Для дробилок до использования Elios вообще не было эффективного способа их проверки: были вынуждены ждать какой нибудь поломки, прежде чем выполнять обслуживание. Используя Elios, инспекторы теперь получают аэрофотоснимки и тепловизионные изображения оборудования, оставаясь вне опасной зоны. Технический персонал не подвергается опасности, не требуется носить дополнительное оборудование, производство не нужно останавливать на время инспекции. Elios не только экономит деньги горнодобывающей компании, беспилотник предоставляет более подробные данные о состоянии машинного оборудования в шахте.

Преимущества использования БПЛА для инспекции промышленных объектов:

• Быстрый старт в экстренной ситуации;
• Исключены риски аварий, угрозы для жизни и здоровья персонала;
• Визуальный осмотр объектов в режиме реального времени;
• Сбор достоверной информации в сложных климатических условиях и труднодоступных местах;
• Измерение эмиссии и выбросов в недоступных зонах объектов;
• Тепловизионная инспекция и ночное видение;
• Экономически выгодно по сравнению с традиционными методами.