הקדמה ל- Drone- Based Inspection of Distributed Generation Assets

ההתרחבות המהירה של ייצור מבוזר (DG) נכסים - מערךים סולריים, טורבינות רוח, מערכות חום וכוח משולב, ומתקני אחסון סוללות - יצרו צורך דחוף באסטרטגיות יעילות, בטוחות, בעלות יעילות ותחזוקה. במהלך העשור האחרון, כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAV), נפוץ בשם מל"טים, הופיעו ככלי טרנספורמטיבי בתחום זה.

חברות אנרגיה מתרבים יותר ויותר על מנת לבדוק לוחות סולאריים, להבים טורבינות רוח, ציוד תת-התת, ואפילו רכיבים זעירים מרוחקים של מיקרו-גרייד.השינוי מונע על ידי יתרונות תפעוליים ברורים: חשיפה מופחתת של אנשים לסביבות מסוכנות, עלויות בדיקה נמוכות משמעותית, ואת היכולת ללכוד נתונים עקביים, חוזרים על פני אזורים עצומים.

היתרונות של שימוש ב- Drones in Asset Inspection

בטיחות מוגברת עבור אנשים

אחד הטיעונים המשכנעים ביותר לאימוץ פיקוחי מזל"טים הוא השיפור הדרמטי בבטיחות מקום.משימות בדיקה מסורתיות בחוות סולאריות דורשות טכנאים ללכת למרחקים ארוכים על פני שטח לא אחיד, לטפס בסולםים כדי להגיע ללוחי גג, או להשתמש במשאיות דלי ליד ציוד חשמלי חי.עבור טורבינות רוח, מפקחים חייבים לעלות מאות מטרים ולעבוד מפלטפורמות כדי לגשת להבים ונוריות אלה נושאים מסוכנים, במיוחד, כדי למנוע מתחנות פיקוח אוויריות אוויריות אוויריות אוויריות, אך ורק על פני השטח של עובדים מחוץ למתקנים חשמליים ומטוסים חשמליים ומתקנים חשמליים אחרים.

עלויות וחיסכון בזמן

בדיקת ד"ר חד פעמית מפחיתה באופן דרסטי את העלויות הישירות והעקיפות.בדיקה ידנית של צמח סולארי 100 מ"גוואט עשויה לדרוש צוות של 10-15 טכנאים מספר ימים עד שבועות כדי השלמת, בהתאם להסדר הפאנל ולאפשרות האתר.עם רחפנים, אותו אזור ניתן לסרוק בתוך כמה שעות על ידי טייס יחיד ואנליסט נתונים.

High-Resolution Imaging and Advanced Sensors

מזל"טים מודרניים מצוידים בחבילה של מטעני תשלום מתוחכמות כי מעבר למצלמות אור גלויות סטנדרטיות. מצלמות RGB High-resolution (20MP ומעלה) ללכוד פגמים על פני השטח של דקה כגון סדקים, קורוזיה, דלמנטון, או כתמים חמים.מצלמות אינפרא אדום מבוססות רזולוציה גבוהה במיוחד עבור נוסחאות סולריות ארוכות טווח, שבו הם מזהים מחסנים טמפרטורה המעידים על תאים כושלים, על בעיות דיודות, או חיישנים מוקדמים של חשיפה לתבניות לייזר שבץ או שבץ.

ניתוח נתונים בזמן אמת ופעולות מיידיות

ד"רונים המצוידים ב- 4G/5G או קישוריות לווינית יכולים לשדר וידאו בשידור חי וטלמטארי למרכז תפעול מרוחק.יכולות אלה מאפשרות למהנדסים או למנהלי נכסים להציג את האנומליות בזמן אמת ולקבל החלטות מיידיות.לדוגמה, אם רחפנים חתכים סדק חמור על להב טורבינות רוח במהלך בדיקה שגרתית, המפעיל יכול להזהיר את צוות התחזוקה באופן מיידי, ייתכן שנמנע כשלון קטסטרופלי חשוב לפני בדיקה מתוכננת הבאה.

יישומים ב- Distributed Generation Assets

תחנת כוח השמש

מתקני פוטו-וולטאיים סולאריים (PV) הם בין נכסי הדור המופץ ביותר, החל ממערךי גג קטנים ועד לחוות בעלות הקרקע בקנה מידה גדול. Drones הפכו הכרחיים לבדיקה של מערכות אלה עבור מספר נושאים משותפים:

  • (FLT:0) soiling andלכלוך הצטברות: FLT:1 אבק אבק, אבק אבק אבק אבק אבק, צפי ציפורים ונפילה תעשייתית יכול להפחית יעילות פאנלים ב 5-30%. Drones עם מצלמות תרמיות לזהות במהירות כתמים חמים הנגרמים על ידי לא אחידה, ומאפשר צוותי ניקוי ממוקד להתמקד רק על מודולים מושפעים במקום לשטוף שדות שלמים.
  • (FLT:0Microcracks and cellנזק:ראה פרק 1: מתח מכני במהלך ההתקנה או מסופות ברדרה יוצר לעתים קרובות סדקים בלתי נראים בתאי סיליקון.דנון מבוסס אלקטרומינציה אלקטרומינטית (EL) ניתן כעת עם עומסים מיוחדים המזהים את המיקרו-קפצים הללו על ידי לכידת אור הנפלט מתאים כאשר הזרם הוא מוחלש בעבר מוגבל למצלמות מבוססות-יד, אך כעת הוא מצמצם לשימוש במצלמות.
  • (FLT:0) כתמים חמים וכשלים עקפים: רחפנים חמים יכולים למפות את כל המערך בטיסה אחת, להדגיש מודולים בודדים עם פרופילים טמפרטורה לא נורמלי. ⁇ אלה כתמים חמים לעתים קרובות מצביעים על דידות קצרים, צמתים תאים, או מפרקי מכרים מלוטשים שיכולים להוביל לסיכוני אש אם לא פתורים.
  • (FLT:0) ו-Shakeding:FLT:1 Overgrowth ofעצים או עשבים יכולים לגרום לנפיחות חלקית, צמצום התפוקה ויצירת הפצה ללא אפילו עומס. Drones לספק מפות אורתוהומיות המסייעות לצוותים לתכנן לוחות זמנים.

האוטומציה של נתיבי טיסה באמצעות ניווט דרך נקודות פירושה שניתן לבחון חוות סולאריות גדולות על בסיס שבועי או חודשי עם התערבות אנושית מינימלית.הנתונים מכל טיסה תופרת לתאום דיגיטלי של המתקן, ומאפשר למנהלי נכסים להדוף נתונים תרמיים וויזואליים להערכות בריאות מקיף.לדוגמה, מפעל סולארי 200MW בדרום מערב ארה"ב מצמצם את זמן הבדיקה שלו מ-14 ימים עד 2 ימים בלבד באמצעות צי של רחפנים אוטונומיים, עם דיוקים עד 2 מעלות צלזיוס.

Wind Turbines

להבים טורבינות הרוח כפופים לעומסי עייפות קיצוניים, שביתות ברק, שחיקה מגשם וחול, ובדיקת קורוזיון מובילה כוללת טכנאי גישה לחבל הנבלים מהלהב או באמצעות פלטפורמות משוכללות – תהליך של זמן-consuming ומסוכנת. Drones יש מהפכה בבדיקת טורבינות רוח:

  • (FLT:0)Blade פני השטח בדיקה: FLT:1ir מצויד מצלמות גבוהה שלzoom יכול לטוס קרוב אל פני השטח הלהב (עם 2-3 מטר) כדי ללכוד פגמים בקנה מידה מילימטר.נתיב הטיסה עוקב אחר פרופיל להב באופן אוטומטי, יצירת תיעוד מלא עם כיסוי 360 מעלות.
  • (FLT:0) בדיקת מערכת הגנה לאורנינג: FLT:1 Receptors ו- down מוליך בטיפים ללהב הם קריטיים לבטיחות. Drones יכול לבדוק רכיבים אלה ללא צורך בהפסקת סיכון ברק, באמצעות בדיקות התנהגותיות או סמנים חזותיים כדי לאמת המשכיות.
  • (FLT:0) בדיקות להב בינוניות: FLT:1 , כמה מזל"טים מצוידים כעת עם פתוסקופים גמישים או זחלים tethered שיכולים להיכנס ללהב דרך נמלי גישה, לבדוק את המבנה הפנימי של דלמנטום או מים באגרסיביות.
  • (FLT:0) בחוות רוח חוצות: 1.FLT:1 ד"רונים עם זמני טיסה ארוכים (עד 45-60 דקות) והגנה ברמה ימית מבצעים בדיקות קבועות של טורבינות offshore, אפילו במזג אוויר מתון.הם יכולים לנחות על פלטפורמות נייח עבור החלפת סוללות, המאפשרות בדיקות טורבינות מרובות ליום.

מפעילי רוח מרכזיים כגון אירסטד ו-Vestas משתפים פעולה עם ספקי שירות המל"טים כדי לפתח ציי בדיקה אוטונומיים שיכולים לפעול ללא טייסים אנושיים. פרויקט טייס 2023 בים הצפוני הראה חבור של מזל"טים אוטונומיים לחלוטין, אשר נבדק 20 טורבינות במשמרת 8 שעות אחת, ותפס 50,000 תמונות נוספות שנבחנו בתוך 24 שעות.

מערכות אחסון חום ועוצמה משולבות (CHP) ו- Energy Storage Systems

בעוד לעתים קרובות פחות דנים, צמחי CHP ומתקני אחסון סוללות גדולים נהנים גם מבדיקות מל"טים. מתקני CHP יש פיטורים נרחבים, ערמות ממצה, מגדלי קירור הדורשים בדיקות תרמיות וויזואליות קבועות. Drones יכולים לזהות אובדן חום מכשלים אינסטלציה, דליפות קיטור, או גזי חום על גבי סוללות מים זורמים.

הידרואלקטרי ומיקרוגרייד קומונס

צמחים הידרואלקטריים קטנים ומיקרואורגניזמים עם נכסים מגוונים (סולאר, רוח, דיזל gen-sets, ובקרות) יכולים להשתמש מזל"טים רב-תכליתיים עבור סקרי אתר מקיפים (ד"רונים בודקים קירות סכרים עבור סדקים, פנינים עבור דליפות, ושורה שידור במתקני העברה עבור נזק.במיקרו-צמחים מרוחקים המשרתים קהילות, מזל"טים לספק חלקי חילוף או לצד משימות בדיקה, רק כדי לשלם את התפקיד הכפול הזה.

קידום טכנולוגיות נהיגה

טיסה אוטונומית ו- AI-Powered Analytics

הערך האמיתי של בדיקת המל"טים אינו רק בחומרה לטיסה אלא גם במערכת האקולוגית של התוכנה מקצה לקצה.רחפנים מודרניים מבצעים משימות טיסה טרום-מופצות המכסות כל נכס עם חפיפות ועקבות עקביות, ומבטיחות שהנתונים נפרדים לאחר הטיסה, מודלים מלאכותיים (AI) מזהים באופן אוטומטי וסווגו פגמים בזמן ניהול מערכות הפעלה CM.עבור לוחות סולאריים, AI יכול לזהות סדקים, כתמים חמים, ואפילו סוגים ספציפיים של מודולים עם דיוקים עם 95% של מערכות אבטחה מתוחכמות גבוהה יותר מ- CM.

חיי סוללה ושיפורים

אחת המגבלות ההיסטוריות של מזל"טים הייתה זמני טיסה קצרים, בדרך כלל 20-30 דקות למודלים של צרכנים.עם זאת, מזל"טים של פיקוח ברמה מסחרית להשיג כעת 45-60 דקות של זמן טיסה, עם כמה משתמשים בתאי דלק מימן או כוח היברידי כדי להאריך את הסיבולות לשעתיים או יותר.בנוסף, תחנות הרציפים עם החלפת סוללות אוטומטיות המאפשרות פעילות רציפה ללא התערבות אנושית.

BVLOS ו-Reulatory Progress

מעבר לויזואלי-line-of-sight פעולות קריטיות לבדיקת נכסים המתפשטים על אזורים רחבים. הגופים הרגולטוריים בארצות הברית, אירופה ואסיה אישרו בהדרגה את ביטולי BVLOS ויצרו מסגרות לפעילות שגרתית.החלק 107 של FAA (ה- UAS הקטן) נדרש בעבר קו הראייה החזותי של כלי רכב, אך הפטורים האחרונים לבדיקות שירות קיבלו באמצעות זיהוי עצמי של רשתות חלליות ו-A, אשר נועדו ל-Ressss for the Open of Air-Res.

אתגרים ואסטרטגיות מייגציה

קונסולת אוויר ואוויר

למרות ההתקדמות, הושולים הרגולטוריים נשארים משמעותיים לאימוץ נרחב.מדינות רבות עדיין דורשות קו ראייה (VLOS) עבור פעולות מל"טים מסחריים, הגבלת טווח ומספר הנכסים שניתן לבדוקם לטיסה. Obtaining BVLOS ניתן להיות זמני-consuming ונדרשת בדיקות בטיחות חזקות.עבור חוות סולאריות ליד שדות תעופה או טורבינות ליד איגוד אוויר צבאי, תיאום נוסף הוא צורך באסטרטגיות של ניהול אוויריות (VSI) כמו קבוצות אבטחה בינלאומיות, הדורשות, כולל שיטות בקרה, כגון קבוצות אבטחה.

זמן טיסה מוגבל ומזג אוויר

גם עם שיפורים סוללה, מזל"טים מוגבלים על ידי מזג אוויר גבוה רוחות (>25 קמ"ש), גשם, שלג וחשיפה נמוכה הם גלויים.עבור בחוות רוח offshore, חלונות תפעוליים יכולים להיות צרים, המוביל כדי לבדוק בחזרה .פתרון חלקי הוא להשתמש מזל"טים tethered מזג אוויר כי מקבל כוח מתחנת קרקע, המאפשר טיסה רציפה במשך שעות, למרות שהם מוגבלים על ידי אורך tether-אין זמין עדיין תחת תוכניות פיקוח עונתיות, אבל עדיין לא צריך להשתמש באופן נרחב.

ניהול נתונים ורכיבי בקבוק

בדיקה מקיפה אחת של חווה סולארית גדולה יכולה ליצור terabytes של תמונות ונתונים תרמיים. סטינג, עיבוד וניתוח נתונים אלה דורשים תשתיות IT חזקות ומשאבים מחשוב חזקים.סקירה ידנית של כל תמונה היא לא מעשית, מה שהופך AI אוטומציה חיונית. עם זאת, מודלים AI דורשים הכשרה רציפה עם נתונים מתוייגים כדי לשמור על דיוק, במיוחד כמו סוגים חדשים או פגם מופיעים פתרונות המבוססים על ענן עם אתרי עיבוד סטנדרטיים (Jy) אבל אפשרות העברת נתונים מרחוק.

שילוב עם מערכות ניהול נכסים קיימות

כדי לממש את היתרון המלא של בדיקות מזל"טים, הפלט חייב להאכיל את זרימת העבודה הקיימת תחזוקה.הרבה כלי רכב ובעלי נכסים משתמשים CMMS, מערכות SCADA, או ניהול נכסים ארגוניים (EAM) , ד"ר אחד לעתים קרובות מגיע בפורמטים קנייניים הדורשים שכבת ביניים כדי לשלב עם מערכות אלה. Vendors כמו DroneDeploy, Pix4D, מכירות וכוח יש לאפשר שותפויות ישירות של XML, כגון אינטגרציה עם ארגונים מתקדמים (D).

תחזית לעתיד ומגמות מתפתחות

Drone Swarms ו- Multi-Sensor Fusion

הגבול הבא הוא השימוש של חטיפות מתואם שיכול לבדוק את כל הדור המופץ עקבות במשימה מסונכרנת אחת.כל מזל"ט בחיל הזרוע עשוי לשאת מטען חיישן אחר - אחד עם תרמי, אחד עם רב-ספקטרום, אחד עם רב-ספקטרום, אחד עם hyperspectral - ולשלב נתונים בזמן אמת באמצעות אלגוריתמים היתוך.Surorm לוגיקה ניהול התנגשות, ניהול סוללות, משימה, הקצאה זה הוא מבחן עבור פארקים סולאריים גדולים, שבו הם איסוף נתונים באופן דרסטי, בדיקה חזותית, בדיקה חזותית, באופן דרסטי, בדיקה חזותית, בדיקה ויזואלית, , , ויזואלית, אלגוריתמית, .

תחזוקה חיזויית באמצעות תאומים דיגיטליים

על ידי שילוב נתוני בדיקה של מזל"טים עם נתוני ביצועים היסטוריים ממערכות SCADA, בעלי נכסים יכולים לבנות תאומים דיגיטליים של נכסי הדור המופץ שלהם.מודלים וירטואליים אלה משלבים נתונים של חיישן בזמן אמת, תחזיות מזג אוויר, ומודלים של ההשפלה כדי לחזות חיים שימושיים של רכיבים.לדוגמה, תאום דיגיטלי של טורבינות רוח יכול לדמות את ההשפעה של שחיקה להב על ייצור אנרגיה תחת מהירויות שונות.

הרשאה ושחיתות

פגיעה גלובלית של תקנות מל"טים, במיוחד עבור פעולות בדיקה, תזרז אימוץ.הארגון הבינלאומי לתעופה אזרחית (ICAO) עובד על מסגרת עבור מערכות מטוסים מבוישות מרחוק כי מדינות החברות יכולות לאמץ. במקביל, תקני התעשייה לבדיקה מבוססת רחפנים של נכסי כוח מפותחים על ידי ארגונים כגון האגודה האמריקנית לבדיקת חומרים (ASTM) הסמכה של מפעילי מל"ט ולשלם עבור סוגים ספציפיים של פיקוח (גמישות, דיוק יקר) וביטוח אמון תרמית.

שילוב עם אישורי אנרגיה מתחדשת (RECs) וקרדיטי פחמן

כפי שדווח ESG הופך להיות קפדני יותר, מזל"טים מציעים נתונים חד-משמעיים, גיאוגרפיים שיכולים לתמוך בתעודת אנרגיה מתחדשת (REC) ביקורת ואימות אשראי פחמן.לדוגמה, חווה סולארית באמצעות בדיקות המבוססות על רחפנים כדי להוכיח אפס זמן (וכך ייצור חשמל מקסימלי) עשויים להרוויח תמחור פרמיה תחת הסכמי רכישה ירוקה (PPAs).

מסקנה

השימוש ברחפנים בבדיקת ושמירה על נכסים מבוזרים עבר מניסיוני להכרחי.עם יתרונות ברורים בבטיחות, עלות, איכות נתונים ומהירות, UAVs הם כעת כלי מרכזי למנהלי נכסים המפקחים על מערך השמש, טורבינות רוח, צמחי CHP ומערכות אחסון. בעוד שגורמים אתגרים סביב רגולציה, מזג אוויר, אינטגרציה אנרגיה, סיבולת מתמשכת, התקדמות טכנולוגית מהירה ושינויים תומכים הם בהתמדה על פני מחסומים מוקדמים של AI, אפילו, פיתוח יעיל יותר, פיתוח, פיתוח יעיל יותר, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח יעיל יותר, פיתוח יעיל יותר, פיתוח יעיל יותר, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח יעיל יותר, פיתוח יעיל של מערכות בקרה, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח יעיל יותר, פיתוח יעיל יותר, פיתוח יעיל יותר, פיתוח יעיל יותר, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח יעיל של מערכות בקרה, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח יעיל יותר, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח יעיל יותר, פיתוח נתונים, פיתוח נתונים, פיתוח יעיל יותר ויותר יעיל יותר, פיתוח מערכות אבטחה, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח מערכות אבטחה, פיתוח מערכות אבטחה, פיתוח מערכות אבטחה, פיתוח יעיל יותר, פיתוח יעיל יותר, פיתוח מערכות בקרה, פיתוח יעיל יותר, פיתוח מערכות

מקורות נוספים (בתרגום חופשי:0)

  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,EASA Drone Regulatory FrameworkFIRLT 1
  • משרד האנרגיה האמריקאי (באנגלית: FLT:0)U.S. Department of Energy: Drones for Solar Inspection
  • (ב) ◄ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇