Le conoscenze apprese dalla prima ispezione solare del Nord America con un DJI Dock
Nell’intento di far progredire il settore degli UAS e delle energie rinnovabili, un utente finale DJI di lunga data e una multinazionale produttrice e distributrice di elettricità e gas hanno riunito gli operatori del settore per convalidare la capacità di un sistema di droni in scatola di completare ispezioni complete di un parco solare da 181 MWDC in Texas. Questa è stata la prima ispezione di un parco solare con DJI Dock in Nord America.
Tra le parti interessate presenti sul posto c’erano DJI, leader nell’innovazione dei droni aziendali e produttore di DJI Dock, UVT, che fornisce alle organizzazioni a livello nazionale la tecnologia più avanzata di droni e robot attraverso un catalogo diversificato di soluzioni aziendali collaudate, e Raptor Maps, che sta costruendo il sistema operativo integrato dell’industria solare, consentendo al solare di scalare e di raggiungere gli obiettivi climatici globali.
Capacità e considerazioni sulla configurazione
Il DJI Dock offre la possibilità di comandare a distanza un drone Matrice 30T versione Dock per volare su percorsi di ispezione pre-programmati o utilizzare i controlli di volo dal vivo, catturando simultaneamente immagini visive e radiometriche 640×512 termiche con funzionalità integrate per la ricarica, lo scarico dei dati, il rilevamento delle condizioni atmosferiche, l’RTK e la ridondanza.
Selezione del sito
UVT ha lavorato direttamente con il cliente per determinare la posizione ottimale per l’installazione del DJI Dock. Le considerazioni principali riguardavano l’alimentazione, la rete internet e un’area generalmente libera che circondasse direttamente il sistema. La parte superiore dell’edificio Connex è risultata essere il luogo ottimale per il test, in quanto soddisfaceva tutti i requisiti e offriva una posizione sicura e libera.
Dopo l’arrivo sul posto, il team UVT ha guidato l’installazione e la messa in opera del DJI Dock seguendo le specifiche del produttore, tra cui la configurazione, i collegamenti e la messa a terra, con l’assistenza del cliente e dei team DJI in loco.
Per ridurre il tempo di volo e l’uso della batteria ai blocchi di inverter ai margini dell’array, l’installazione in una posizione più centrale sarebbe presa in considerazione per le future installazioni di droni nella scatola. È inoltre importante considerare la manutenzione ordinaria del sistema.
Pianificazione della missione
La pianificazione della missione si è basata sui requisiti standard di acquisizione dati di Raptor Maps, ideali per la manutenzione preventiva. Questi standard richiedevano una risoluzione termica di 5,5 cm/px, un’altezza di volo di 40 metri, una sovrapposizione frontale del 70%, una sovrapposizione laterale del 20% e un’inclinazione del cardano coincidente con l’inclinazione del pannello. Il drone è stato in grado di volare a una velocità di 5,5 m/s durante l’acquisizione dei dati sulla base di un intervallo di acquisizione delle foto di 2 secondi.
Raptor Maps ha creato uno strumento software personalizzato per generare missioni waypoint secondo gli standard sopra citati per il sistema DJI, in base al layout elettrico dei diversi blocchi dell’inverter. Sulla base della pianificazione delle missioni, il drone è stato in grado di salire a un’altitudine sicura per il volo da e verso i blocchi di inverter, che possono essere pilotati fino a 15 m/s. Le missioni waypoint sono state importate nel sistema FlightHub 2 per l’esecuzione automatica. Il DJI Dock può essere controllato e monitorato attraverso il software FlightHub 2 di DJI o un’implementazione software privata/pubblica personalizzata.
Sebbene il Dock abbia dimostrato la capacità di funzionare completamente in remoto e di coprire l’intero parco solare, in base alle normative FAA un pilota con un controller remoto e la capacità di prendere il controllo del drone in qualsiasi momento ha osservato tutte le missioni. Si sta valutando la possibilità di presentare una richiesta di deroga schermata che consentirebbe di operare con il drone nella scatola senza l’obbligo di un pilota che osservi il drone in loco.
Acquisizione dei dati
I tempi di volo e di ricarica della batteria sono importanti per l’acquisizione dei dati. Il drone Matrice 30T ha un tempo di volo massimo di 41 minuti e può caricarsi dal 20 al 90% in 20 minuti. La batteria del drone si carica al 90% per impostazione predefinita per allungare la vita della batteria e soddisfare i 400 cicli di carica previsti; tuttavia le missioni programmate possono utilizzare il 100% di carica della batteria. Il sistema Dock calcola automaticamente se è necessario tornare a casa durante una missione in base al vento e alla posizione del drone, assicurandosi che il drone abbia almeno il 15% di batteria quando atterra nel Dock.
I voli sono stati completati con un vento di 10 m/s, leggermente inferiore alla velocità massima del vento con cui il drone può decollare e atterrare dal Dock (12 m/s). L’anemometro sul molo ha fornito dati in tempo reale sulla velocità del vento e un punto di atterraggio alternativo era disponibile nel caso in cui si verificasse una situazione di emergenza in cui il drone non fosse in grado di atterrare nel molo.
Sebbene i blocchi di inverter fossero di varie forme e dimensioni, il tempo medio di acquisizione dei dati è stato calcolato in modo prudente in circa 5 minuti per megawatt. Il tempo di volo di andata e ritorno da un blocco di inverter dipendeva dalla posizione e dalla velocità del vento e variava da 3 a 9 minuti in totale, utilizzando circa il 10-30% della batteria. È stata dimostrata la capacità di volare per 2,5 km (5 km andata e ritorno) fino a un blocco e completare un’ispezione.
Scarico e analisi dei dati
I dati vengono scaricati dal drone al Dock, quindi inviati al cloud storage dal Dock e cancellati automaticamente dai dispositivi. Nei nostri test, abbiamo riscontrato che nell’esecuzione di missioni ripetute, con l’acquisizione costante di oltre 4 GB di foto visive e termiche per blocco, il processo di offload e upload è rimasto un po’ indietro rispetto alla ricarica e all’acquisizione dei dati. Tuttavia, poiché il drone è in grado di continuare a volare le missioni anche se lo scarico dei dati non è stato completato, massimizzare l’acquisizione dei dati nei periodi di buona irradiazione e terminare l’upload dei dati di notte o durante i periodi di inattività è stato un flusso di lavoro accettabile, dato che la connessione internet via cavo del dock fornisce una velocità di upload sufficiente.
Oltre al software necessario per la pianificazione della missione, Raptor Maps ha ingerito i dati che sono stati inviati al cloud storage. Le immagini e i metadati associati al percorso di volo vengono utilizzati per identificare e classificare le anomalie delle apparecchiature in base alla gravità. Questo include anche il calcolo dei delta di temperatura dalla termocamera radiometrica dell’M30T, che vengono poi georeferenziati a un gemello digitale nella piattaforma di Raptor Maps. La combinazione del gemello digitale e delle analisi georeferenziate consente ai proprietari di impianti solari di individuare e risolvere facilmente i problemi delle apparecchiature, massimizzando la produzione di energia e riducendo al minimo le congetture necessarie per una corretta riparazione. Questo tipo di soluzione end-to-end è necessaria per abilitare il Dock alle ispezioni solari.
Ispezioni supplementari
Sono stati inoltre completati ulteriori test in loco di altre infrastrutture, tra cui la sottostazione e le linee aeree. Il team è stato in grado di dimostrare che un volo può essere effettuato una volta dal pilota del drone dell’azienda cliente per raccogliere i dati necessari e poi ripetuto dal sistema Dock su richiesta, oltre alla possibilità di generare una nuvola di punti e di utilizzarla all’interno di FlightHub 2 per la pianificazione della missione. Il sistema può anche valutare la vegetazione, l’avanzamento dei lavori e monitorare altre infrastrutture in loco, come le recinzioni, oltre a pattugliare la sicurezza di routine o su richiesta.
Guardando al futuro, il team vede anche la possibilità di completare un’ispezione supplementare basata sul rapporto di ispezione di Raptor Maps, in cui una missione verrebbe automaticamente caricata sul Dock per spingere il drone a tornare nell’area del problema e raccogliere immagini più dettagliate e informazioni sul pannello. Nonostante l’interesse per la lettura della SN sul pannello, la posizione della SN è stata un fattore limitante in questo test.
Riepilogo importante
Con uno sforzo collaborativo che non sarebbe stato possibile senza tutti i team coinvolti, le parti interessate sono state in grado di lavorare insieme per comprendere la capacità del sistema Dock per le ispezioni solari seguendo l’adagio strisciare, camminare e poi correre.
Scansione (pre-progetto)
La ricerca per indicizzazione viene prima del drone-in-the-box con variabili come l’istituzione di un programma UAS interno con politiche e procedure operative standard, l’addestramento del pilota remoto con una mentalità aeronautica, la comprensione di come acquisire i dati e l’integrazione dei risultati nella pipeline di operazioni quotidiane che i decisori possono utilizzare. Costruire relazioni all’interno del settore attraverso software, hardware, approvvigionamento e supporto è stato prezioso anche per questa collaborazione.
Cammina (progetto)
La determinazione di un sito di test e di una strategia di implementazione basata sulle capacità e sui requisiti del sistema è stata la chiave per un’implementazione di successo. Sulla base dei voli completati e del tempo di ricarica, il team stima che i dati possano essere raccolti in modo conservativo con il dock a una velocità di 5 MW all’ora seguendo le linee guida Raptor Standard (le operazioni in loco hanno raggiunto ~ 7 MW all’ora). Con 6 ore al giorno di volo basate sull’irraggiamento, ciò porterebbe al completamento dell’acquisizione dei dati per l’intero parco da 181 MW in circa 6 giorni lavorativi.
Anche senza una rinuncia al di là della linea di vista visiva nella fase attuale, le parti interessate hanno ritenuto utile poter pianificare, salvare e ripetere le missioni in remoto su richiesta insieme all’eliminazione di numerose attività in loco per un pilota tra cui ricarica, aggiornamenti, pianificazione del volo e scarico/caricamento dei dati. La capacità di raccogliere immagini di follow-up quasi identiche e svolgere altre attività importanti con il drone dopo che l’ispezione è stata completata in loco fornisce un valore aggiunto e aiuta il team operativo a ottimizzare l’output alla fine della giornata.
Corri (futuro)
Quando si pensa di imbattersi nel futuro, le variabili tra cui la posizione del dock, la velocità di acquisizione e la pianificazione del volo automatizzata in base ai problemi rilevati e all’angolazione del pannello possono aiutare a semplificare il processo. Una rinuncia BVLOS per il sito consentirebbe di risparmiare sui costi delle ispezioni standard annuali o semestrali che variano di prezzo insieme alla riduzione dei costi di manodopera che raggiungono una stima di $ 12.000 all’anno sull’acquisizione di dati ausiliari da parte di un pilota in loco e del personale di supporto.
Ci auguriamo che questo documento sia stato in grado di fornirvi informazioni utili mentre lavoriamo tutti insieme per far progredire il settore.
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Raptor Maps sta costruendo il sistema operativo integrato del solare, consentendo all’industria di scalare e raggiungere gli obiettivi climatici globali. Con l’intelligenza per l’intero settore solare, la nostra piattaforma di gestione del ciclo di vita solare (Raptor Solar) fornisce gli strumenti e il sistema di registrazione di cui i proprietari di risorse, i gestori, gli O&M, gli sviluppatori e gli EPC hanno bisogno per costruire, mantenere ed espandere i loro impianti solari. Al centro della piattaforma ci sono i gemelli digitali georeferenziati e in continua evoluzione delle tue risorse solari, che si integrano con le fonti di dati necessarie per ricavare informazioni fruibili. Raptor Solar colma il divario tra conoscenza e azione, migliora la salute degli asset e la produzione di energia, riduce i rischi e, in ultima analisi, aumenta il tasso di rendimento degli asset solari. Per saperne di più su Raptor Maps o per programmare una demo, contattaci su raptormaps.com/contact.
Informazioni sull’UVT
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