Сферы применения тепловизорных камер БПЛА – Skymec

После мониторинга: что делают с данными, полученными от дрона

Когда съёмка закончена, данные передают в компьютер. Данные с дрона получаются в виде отдельных фотоснимков, перекрывающих друг друга продольно и поперечно. При этом перекрытие требуется значительно большее, чем при съемке в видимом диапазоне. Каждый снимок имеет точные координаты точки съемки.

В процессе получается не только детальная карта температур с точной геопривязкой, но и фотоплан, который может использоваться для разных целей. Например, для кадастра, планирования территории, градостроительства, визуализации, расчетов, мониторинга, 3D моделирования.

Обработка данных для каждого участка на мощной технике занимает несколько часов чистого машинного времени. Это зависит от количества снимков и размера участка, который исследовали. Анализировать данные можно визуально, автоматически по алгоритму или при помощи нейросети.

После мониторинга в Фокино и Дунае данные загрузили в мощный компьютер:

1. Тепловой слой. Программа составила тепловой слой — своеобразную карту, на которой каждому пикселю присваивается значение температуры.
2. Совмещение с координатами и объектами. Данные из первого этапа загрузили в программу, совмещенную с ГИС-системой и сопоставили с реальными координатами и зданиями, которые находятся на исследованной территории.
3. Анализ и разделение данных на участки. Визуально это разделение показали тремя цветами, как у светофора: зелёный — всё хорошо, жёлтый — есть незначительные повреждения, красный — повреждения значительные.

Расчёты — составление реестра повреждений и интерактивной карты, расчет эффекта от устранения повреждения.

Оптические осадкомеры

Конечно, в большинстве стран уже давно не применяются такие средневековые технологии регистрации осадков, как с помощью ведра. В большинстве своем используется оптические осадкомеры. Вот, для примера, приборы такого вида используются в Германии и США. Как сейчас принято говорить — у «наших партнеров».

Действительно, для такой задачи использовать оптическую регистрацию сигнала самое разумное. Высокая точность, не нужно особого ухода, приборы защищены от замерзания, нет человеческого фактора. По этому же пути пошли и разработчики российского оптического прибора для регистрации осадков — осадкомера ОПТИОС (ОПТический Измеритель ОСадков).

Как же работают такие приборы? Основой измерений является непрерывный анализ теневых изображений капель на оптическом приемнике при прохождении капелек дождя через измерительную площадку.

Но ведь капли не одиночные? Да, капель много, но для этого и применяются алгоритмы потоковой обработки изображений, а в качестве детектора оптического излучения используются специальные протяженные скоростные матрицы. Это позволяет не только определить интегральное (общее) количество осадков, но определить тип осадков (дождь, снег, град), скорость падения капель и структуру осадков.

Это дает дополнительные интересные данные, которые, в частности, можно использовать для научных исследований. Так, к примеру, выглядит распределение капель дождя по размеру и, что самое замечательное — можно регистрировать снежные осадки, что в случае с ведром Третьякова уже затруднительно.

Кстати, капли вовсе не шарообразные. Они несколько вытянуты и практически все у поверхности Земли разбиваются на более мелкие, хотя на высоте, конечно, капли крупнее. Разлет капель связан с тем, что при полете к поверхности Земли они набирают приличную скорость и даже самая крупная капля на определенной скорости неизбежно разлетается на мелкие. Скорость капель также можно оценить.

Большинство капель смеет скорость не более 9 м/с, а снежинки летят с максимальной скоростью не более 1-2 м/с. Другое дело град. Это более серьезная задача, с которой также неплохо справляется оптический осадкомер. Конечно, речь идет о малоинтенсивном граде. К примеру, такой град и измерять не стоит. Лучше просто спасаться!

Но это редкость. В большинстве своем град значительно мельче. В 95 процентах случаев градины размером не более 5 мм, но скорость их выше и может достигать до 50 м/с. Так выглядят теневые изображения градин с приемника оптического изображения осадкомера.

Вообще анализ теневых изображений очень увлекательное дело. Действительно, формы и виды снежных осадков удивляет.

Всё это лишь дополнительные возможности, которые предоставляются исследователями. Главную же задачу оптические осадкомеры решают надежно. Автоматически измеряют количество, вид и структуру осадков, передают данные для анализа и могут работать даже в самых суровых условиях.

Приборы должны стоять рядом многие месяцы и только сравнительные эксперименты могут дать шанс новому прибору появиться в арсенале метеорологов. Вообще по сути это абсурдная ситуация. Оптические измерения точнее, осадкомер новой конструкции лучше работает со снегом и также определяет структуру осадков.

Вообще регистрация количества осадков является одной из важнейшей задач метеорологии, так как погоду определяет, в частности, так называемый, мировой водный контейнер. Или проще говоря — круговорот воды в природе. Поэтому развитие приборов по регистрации количества осадков является важной технической задачей.

Проблема: выявить места потери тепла

Когда теплопотери на теплотрассе больше, чем нормативные, нужно выявить места утечек в трубах и степень их изношенности. К тому же, оценка реальных теплопотерь позволяет точно рассчитать экономическую эффективность замены труб и обосновать стоимость тепла в региональной комиссии.

Первый способ — проведение температурных и гидравлических испытаний перед отопительным сезоном.

В системе повышают температуру и давление. Если труба повреждена, она не выдерживает такой нагрузки и даёт течь, тогда её ремонтируют. Такой метод не показывает скрытые проблемы, например, плохую теплоизоляцию труб, и не позволяет оценить количество теплопотерь в цифрах.

Второй, менее распространённый способ, — ручное проведение замеров температуры.

Специализированные компании проверяют теплотрассу и с помощью специальных приборов измеряют температуру поверхности. Так можно оценить теплопотери, но есть свои недостатки:

• Карта теплотрассы не всегда соответствует реальному положению труб в грунте, поэтому маршрут приходится уточнять на месте и тратить на это дополнительное время.
• Температура на улице должна быть достаточно низкой, чтобы был хороший контраст. Иначе результаты могут быть неточными.
• Обход пешком протяжённых участков занимает несколько недель.

Третий способ — тепловизионная съёмка теплотрассы с помощью квадрокоптера.

Дрон отмечает температуру поверхности и точные координаты всех точек. Такой метод позволяет точно определить расположение труб, выявить скрытые изъяны и точно оценить места и количество теплопотерь.

В посëлке Фокино и городе Дунай Приморского края модернизация теплосетей не проводилась с 1987 года, из-за этого часто случались проблемы с теплоснабжением: изнашивалась теплоизоляция, происходили аварии. Только за осенне-зимний период 2023—2020 года случилось более 800 аварий на теплотрассах. Примерно в половине случаев жители оставались на какое-то время без отопления и горячей воды.

Теплопотери большие, а средств на модернизацию в бюджете не было. Администрация города решила привлечь частных инвесторов. Раньше для оценки теплотрассы всегда использовали метод проведения температурных и гидравлических испытаний. Но весной 2020 в рамках подготовки концессионного соглашения для ускорения оценки затрат инвестор решил параллельно провести исследование с помощью квадрокоптера DJI Matrice 210 RTK v2.

После обследования теплотрассы обоими способами результаты измерений с квадрокоптера и разрывы в трубах совпали до нескольких сантиметров.

Тепловизор thermoteknix microcam 3

Thermoteknix Основана в 1982 году. Их новейшими тепловизорами для БПЛА является MicroCAM 3.Этот тепловизор нового поколения имеет более высокую производительность, более высокую частоту кадров, меньшую мощность, в корпусе меньшего размера, чем его предшественник MicrCAM 2.

При весе всего 30 грамм (0,06 фунта), MicroCAM 3 потребляет менее 0,5 Вт и доступен в форматах с разрешением 384 × 288 17µ и 640 × 480 17µ. Тепловизор MicroCAM 3 оснащен новой запатентованной технологией Thermoteknix XTi без затвора, которая означает, что просмотр никогда не прерывается.

Это также избавляет его от движущихся деталей, делая MicroCAM 3 сверхнадежным, бесшумным и экономичным. MicroCAM 3 может быть собран в цилиндрической упаковке (MicroCAM irGO), а затем модуль готов для использования в аэрокосмической отрасли, сфере безопасности, пограничном патрулировании, мониторинге дикой природы, устройствах для научных исследований и SAR. MicroCAM irGO — это ударопрочный, герметичный и водонепроницаемый миниатюрный тепловизор.

Лучшие области для использования тепловизоров

Вот некоторые из лучших вариантов использования тепловизоров на БПЛА. Список постоянно растет. Дроны с бортовыми тепловизорами экономят время, деньги, а также являются очень безопасным методом проверки опасного оборудования. Пожарные службы вместе с поисково-спасательными командами действительно способны оценить полезность тепловизоров.

Инспекция коммунального хозяйства — дроны с тепловизорами позволяют быстро и легко получать калиброванные температурные данные, включая большие подстанции, а также линейные объекты. Инспекция коммунальных услуг охватывает линии электропередачи, трубы, водопровод, мачты связи и многое другое.

Инспекции солнечных электростанций — дроны с тепловизорами могут сканировать большие солнечные панели за несколько минут, позволяя оператору изолировать и измерить потенциальные проблемные зоны с помощью одного полета. Такая инспекция практически невозможна с земли.

Инспекции строительной площадки и кровли — до начала эпохи дронов инспекция строительства и кровли занимала много времени и на протяжении многих лет являлась основным источником несчастных случаев на производстве. Обследование крыши и другие обследования зданий с помощью дрона, оборудованного тепловизором, займут всего несколько минут, экономя время и жизнь.

Одним из ведущих поставщиков беспилотников для проверок кровли является Kespry. Решение Kespry по термическому контролю основано на радиометрическом температурном анализе, предоставляя оперативные данные людям, осматривающим крыши. Радиометрический анализ означает, что конкретная температура отображается для конкретной точки на крыше.

Пожаротушение  — дроны с тепловизорами, особенно полезные для пожаротушения, позволяют руководителям пожарных команд видеть сквозь дым и следить за своим персоналом при больших пожарах. Пожарные будут точно знать, где огонь наиболее сильный, и когда огонь, похоже, исчезнет..

Поиск и спасение — дроны с тепловизорами являются необходимой экипировкой для спасателей. Тепловизор может использоваться как в дневных, так и в ночных спасательных миссиях. Дроны могут просматривать и покрывать сотни акров за считанные минуты. В дневное время тепловое излучение пропавшего человека на горе будет выделяться намного больше, чем изображение с обычной стандартной видеокамеры.

Добыча полезных ископаемых — в угледобывающих предприятиях уголь часто хранится в больших количествах в больших контейнерах для хранения. Это может привести к высокому риску пожара. Очень важно проводить мониторинг температуры этих угольных контейнеров, так как самовоспламенение может происходить легко.

Другие горнодобывающие предприятия имеют большие конвейерные ленты, а дрон с тепловизором — самый быстрый способ следить за состоянием оборудования. Когда оборудование находится в напряженном состоянии, на тепловом изображении оно будет отображаться горячее. Тепловидение может помочь обнаружить оборудование, которое находится под нагрузкой и в какой-то момент сломается.

Фокино и дунай: исследование теплотрассы дроном

Исследование теплосетей в городе Фокино и посëлке Дунай Приморского края проходило в апреле 2020 года. Нужно было определить степень износа, выявить дефекты и определить места утечек теплоносителя. Погода для запуска была подходящая: 4°С без снега, сильного ветра и осадков. Общая протяжённость теплосетей в двутрубном исполнении — 38 км.

Для мониторинга при помощи квадрокоптеров нужно получить разрешения: в зональном центре ОРВД и в городской администрации. Если есть закрытые зоны — у их собственников. После получения разрешений перед полётом оценили конфигурацию участка, сложные моменты: есть ли провода, высокие здания, открытость пространства, чтобы не потерять связь с техникой.

Для исследования использовался квадрокоптер DJI Matrice 210 RTK v2 с комбинированным подвесом DJI Zenmuse XT2.

В процессе участвовали два человека: оператор и техник. Съёмка проходила ночью, потому что солнце — самый мощный инфракрасный излучатель, к тому же оно нагревает окружающие предметы. Чтобы земля и здания охладились до естественной температуры, а снимки не были «засвеченными», лучше выждать несколько часов после заката.

Данные с дрона сразу после мониторинга загрузили на сервер, где специальное программное обеспечение автоматически провело анализ.

Весь процесс занял две с небольшим недели: три ночи на мониторинг, а остальное время — на обработку результатов.

Чтобы предоставить документы заказчику, нужно было провести ещё и традиционное исследование. Участки с теплопотерями подтвердились полностью.

Когда квадрокоптер лучше

У квадрокоптера, как и у ручного способа оценки теплопотерь, тоже есть свои недостатки: это дорогая техника, чувствительная к ветру и осадкам. Но он оказался незаменим, когда нужно:

— Быстро обнаружить теплопотери. Исследование происходит с воздуха и на более высокой скорости, чем может ходить человек — 5 м/с, поэтому вместо нескольких недель на изучение трассы уходит несколько дней.

— Обследовать, если ещё нет морозов: весной или осенью. При ручном исследовании нужна большая разница температур между поверхностями, поэтому для точности его стараются проводить зимой. Для квадрокоптера эта разница может быть всего лишь 5 градусов, а значит, полёт можно совершать весной или осенью, когда солнце не сильно нагревает поверхности.

— Уточнить карту и определить точные координаты участков. Тепловизоры на квадрокоптере измеряют абсолютную температуру объектов с точностью до десятых градуса Цельсия. Так можно увидеть не только участки с большими теплопотерями, но и точное расположение труб по всей трассе.

— Оценить протяженность повреждений с высокой точностью. Квадрокоптер может долететь в труднодоступные места и точно измерить температуру объектов. По получившимся данным можно составить карту и посчитать все участки, требующие замены труб. Точность определения — 13 см на пиксель.

Исследование дронами открывает новые возможности для инвесторов, которые хотят участвовать в восстановлении теплотрасс: можно очень быстро рассчитать точную стоимость работ, уточнить расположение труб, оценить выгоду вложений и составить финансовую модель.

Беспилотный энергоаудит — технология, которая в скором времени в большинстве случаев заменит традиционные способы исследований теплотрасс и ещё шире будет применяться в строительстве и в ЖКХ. Данные от квадрокоптера можно использовать для составления карт, анализа, прогнозирования, расчётов. А скорость и простота доступа к любому объекту — главные преимущества дрона перед человеком.

Самый безопасный дрон в виде шара ( видео)

Достижения прогресса

Намного безопаснее отправить в воздух робота и управлять им, нежели самому на летающей машине отправиться в полет. Это, пожалуй, одно из ключевых преимуществ дронов, ведь до сих пор вопрос безопасности полетов на летательных аппаратах так и не решен.

Человек был создан для того, чтобы ходить по земле, и не имеет никаких возможностей самостоятельно летать, в отличие, например, от птиц. Людям присуще желание усовершенствовать себя и свои навыки, и желание уметь летать — не исключение. На данную тему — тему создания совершенства — мне вспомнился старый инженерно-армейский анекдот про инженеров и генерала.

“Инженеры пригласили генерала к себе в лабораторию, чтобы рассказать о новом транспортном средстве, которое они разработали. Докладывая генералу и показывая чертежи, инженеры рассказывают: “Мы разработали такой аппарат, который может летать, ездить и плавать.

Теперь вы, товарищ генерал, получите колоссальное преимущество в тактике при ведении боевых действий”. Генерал прищурил один глаз и спросил у инженеров: “Вы, товарищи инженеры, согласны, что природа создает совершенные механизмы?” “Да”, — ответили инженеры.

Создание совершенного механизма относится к разряду утопии, однако попытки его создания ведут к постоянному прогрессу. Развитие электроники и прогресс в электродвигателях позволили сделать небольшие мощные двигатели и миниатюрные гироскопы, легкие композитные материалы обеспечивают минимальный вес летной конструкции дронов.

В плане развития технологий самая большая проблема — это миниатюризация источников энергии, которой нужно относительно немало, а вот запасать ее приходится в довольно тяжелых, как правило, литий-полимерных аккумуляторах. Думаю, следующий качественный скачок в технологическом развитии цивилизации будет обусловлен именно возможностью получать много энергии из небольшого объема материала.

Наибольшее количество дронов создается в виде так называемых квадрокоптеров, они и наиболее интересны. Данные устройства с четырьмя горизонтально расположенными пропеллерами и несущей полезную нагрузку центральной частью. Такие аппараты вызывают целый бум в беспилотной индустрии. Они относительно просты в изготовлении, и для них нужна относительно несложная авионика.

Новое поколение тепловизоров для аэросъемки

Дроны со встроенными термодатчиками, такие как Mavic 2 Enterprise Advanced, могут измерять термографическую информацию в сложных условиях, таких как туман и дым. Кроме того, Zenmuse H20T имеет расширенные программные возможности, которые позволяют пользователям устанавливать сигналы тревоги, когда температура превышает определенные параметры, отслеживать температуру выделенных объектов, проверять температуру в реальном времени одним касанием экрана, накладывать объект видимого света на тепловой объект, и оптимизировать четкость изображения.

Дрон Mavic 2 Enterprise с тепловизионной камерой и камерой видимого света

Следует отметить, что не все тепловизоры одинаковы. По этой причине при принятии решения о покупке необходимо учитывать несколько ключевых факторов, таких как:

1. Поле зрения (FOV) относится к размеру наблюдаемого изображения, которое захватывает камера.
2. Атмосферостойкость означает, измеряется по уровням защиты от проникновения (IP). Если вы ожидаете, что ваши миссии будут подвергать ваш дрон и тепловые датчики воздействию неблагоприятных погодных условий, таких как дождь или туман, рекомендуется рассмотреть комбинацию M300 RTK H20T, которая может похвастаться лучшей в отрасли устойчивостью к погодным условиям .
3. Спектральный диапазон относится к электромагнитному диапазону, который может обнаружить датчик камеры.
4. Температурная чувствительность означает, насколько чувствительна тепловизионная камера и в какой степени она воспринимает разницу в температуре. Это также называется шумовой эквивалентной дифференциальной температурой (NEDT).
5. Разрешение изображения относится к размеру и количеству пикселей, которые содержит изображение, а также к тому, насколько оно детализировано.

Mavic 2 Enterprise Advanced: сенсор 640×512 (слева) по сравнению с Mavic 2 Enterprise Dual: сенсор 160×120 (справа)

Что такое отражательная способность в тепловидении?

Отражательная способность — это мера способности поверхности отражать излучение. Камера вблизи поверхности воспринимает как тепло, получаемое от поверхности, так и отраженную фоновую температуру окружающей среды. Очень сложно проводить измерения температуры сильно отражающей поверхности, потому что на изображение влияют фоновые тепловые отражения.

В приложениях БАС неокрашенная и чистая металлическая крыша может выглядеть холоднее, чем на самом деле, потому что блестящая крыша отражает небо над ней. Рассмотрим случай листа из нержавеющей стали на крыше с коэффициентом отражения 0,80 и коэффициентом излучения 0,20, при этом радиометрическое измерение температуры будет сильно смещено в сторону отраженной фоновой температуры неба.

Чистое небо может иметь фоновую температуру, которая обычно значительно ниже 0° C и, возможно, даже ниже -20° C. Фактическая фоновая температура неба будет варьироваться в зависимости от атмосферных условий и времени суток. Отражающие поверхности создают дополнительные проблемы в применениях БАС.

Отражение солнца на тепловом изображении будет выглядеть как солнечные блики. Радиометрические измерения температуры солнечных бликов могут быть неточными на сотни градусов. Рекомендуется сделать последовательность изображений поверхности под разными углами, чтобы уменьшить влияние любого солнечного блика.

Однако следует позаботиться о том, чтобы не проводить измерения под чрезмерно наклонными углами, поскольку отражательная способность ухудшается в зависимости от угла обзора. В качестве альтернативы, очень близкий диапазон и прямые измерения могут привести к тому, что камера будет просматривать свое отражение и привести к неточным измерениям.

Подобно излучательной способности, отражающая способность поверхности сильно зависит от морфологии поверхности и шероховатости. Поскольку отражательная способность (R) связана с излучательной способностью (E) как R = 1-E, важность отражательной способности может быть значительно уменьшена путем проведения измерений поверхностей с очень высокой излучательной способностью, в идеале превышающей 0,90.

Для измерений с помощью БАС контролируемых поверхностей, таких как стальной резервуар на крыше, можно использовать матовую плоскую черную краску с высокой излучательной способностью / низкой отражающей способностью для создания «измерительных участков», которые приводят к воспроизводимым измерениям.

Тепловизор для пожарных подразделений и аварийных служб

Практика применения БПЛА при пожарах уже имеется, опыт положительный. Известны случаи, когда в США, Германии, Китае и других странах беспилотники для анализа при тушении пожаров, устройство помогает лучше координировать работу всех сотрудников и в более короткие сроки справляться с огнем.

Практическое применение дронов Mavic 2 Enterprise Dual или Enterprise Advanced с подвесными тепловизионным оборудованием показало на практике свою максимальную эффективность в сфере обеспечения безопасности и в аварийных ситуациях. В случае пожарных инспекций прежде всего ценным становится способность тепловизора видеть разницу в температурных параметрах, причем это возможно даже в условиях задымления.

“Миссии по тушению лесных пожаров, — говорит Хуан Хесус Ролдан-Гомес, автор исследования об использовании БПЛА и других новейших технических разработок в сфере пожарной безопасности. — Включают в себя множество задач, связанных с предотвращением, наблюдением и тушением”.

Так, согласно данным автора со ссылкой на отчет World Fire Statistics Международной ассоциации пожарных и спасательных служб, ежегодно в мире происходит до 7 миллионов пожаров, в которых гибнет более 30 тыс. человек. Около 50% возгораний происходит в зданиях и на транспорте, на них же приходится 90% всех жертв.

Во-первых, они способны видеть обстановку, проникая сквозь задымления и выявляя очаги возгорания. Это также помогает выявлять не только очаги, но и людей, находящихся в опасности или под завалами. Детальное знание о происходящем внутри здания или другого объекта помогает принимать оперативные правильные решения. Кроме того, дронами проводится разведка мест возгорания с целью выявления:

После оценки полученных данных с БПЛА, специалисты приступают непосредственно к ликвидации пожара. Учитываются также погодные условия, имеющиеся технические средства и другие факторы.

Поисково-спасательные операции

Отдельного внимания и поистине уважения у поисковиков заслуживают беспилотники в поисково-спасательных миссиях. Дроны — это “глаза”, “уши” и “нос” спасателей как на больших открытых участках, так и в лесах или в труднодоступных зонах и опасных районах в случае пожара и ЧС.

Вертолеты — это дорого и затратно, а дроны уже сегодня используются отрядами “Лиза Алерт”, “Рысь” по Нижегородской области, “Ангел” в Белоруссии. Невозможно передать всей ценности БПЛА с тепловизором во время поисковых мероприятий, но сами поисковики уверены, что это не только современный и удобный способ, но и то, что в будущем станет основным инструментом в любых миссиях.

“Еще пять лет назад не было тех технологии, которые предлагают сегодня беспилотные летательные аппараты. Банально аккумуляторные батареи, которые способны были удерживать аппарат незначительное время в воздухе. Сегодня это в зависимости от типа беспилотника от 30 минут до нескольких часов.

Сегодня даже потребительские дроны обладают мощными двигателями и современными камерами и способны помочь поисковым отрядам находить пропавших быстрее. Дроны дополняют другие методики поисков, выполняя задачи на открытых пространствах. Система будет совершенствоваться и улучшаться.

Современные платформы позволяют как находить людей на огромных площадях, когда пешие группы обходят эти участки часами и днями. В среднем стандартный “квадрат поисковика”, составляющий 500 на 500 метров обходится пешими группами за 4 часа. Беспилотник преодолевает это же расстояние за 15 минут.

Использование вертолетов невыгодно. Если они применяются в рядах МЧС, то для поисковиков вертолет — это роскошь. Тепловизорами с помощью дрона находят людей, дронами доставляют первую необходимую помощь, корректируют работу пеших групп, передают сигналы по громкой связи.

Тепловизоры flir

FLIR System Inc является мировым лидером в разработке и производстве инфракрасных тепловизоров как для БПЛА так и наземных. У них есть много тепловизоров различного разрешения, тепловой частоты кадров, с разными объективами, зоной обзора (FOV), цветовой шкалы и точности измерений. FLIR имеет 6 моделей тепловизоров для  дронов:

FLIR Vue Pro — мощный и доступный тепловизор с встроенной системой записи и контроллером полета собранных в одном комплекте.

FLIR Vue Pro R — записывает точные бесконтактные измерения температуры с высоты птичьего полета и сохраняет изображения с калиброванными температурными данными. Каждое неподвижное изображение, сохраненное Vue Pro R, содержит точные, откалиброванные данные о температуре в каждый пикселе, что добавляет еще больше ценности тепловизионной съемке.

FLIR Duo Pro R — в одном интегрированном корпусе размещены тепловизор и 4-цветная видеокамера высокой четкости. Duo Pro R дает операторам возможность получать данные в тепловом и видимом диапазоне за один полет.

FLIR Duo & Duo Pro R — представляет собой компактный, легкий прибор с тепловизором и камерой видимого диапазона, разработанный для дронов.

DJI Zenmuse XT Premium / FLIR Thermal Camera — совместим с дронами DJI Inspire 1, Matrice 100, 200, and 600 series and is available in a 640 x 512 or 336 x 256.

DJI Zenmuse XT2 — объединяет тепловизор FLIR с высоким разрешением и визуальную камеру 4K с передовой технологией стабилизации и искусственного интеллекта от DJI для быстрого преобразования аэроснимков в мощные данные. Благодаря функции Temp Alarm, Heat Track, FLIR MSX, Isotherms, Color Palette choices и др.

Технология процесса

Говоря простыми словами, мы — люди, все объекты, живые и неживые вокруг нас вырабатывают тепловые излучения. Это простая физика. Не тот видимый свет и солнечная энергия от прямых лучей, которые обогревают нас летом, когда солнце ярко светит в небе, но именно инфракрасное тепловое излучение, выделяемое из объектов.

Это излучение или энергия называются тепловой сигнатурой. Чем горячее объект, тем больше тепла он излучает. Солнце излучает значительно больше энергии в виде инфракрасных лучей, чем, например, чашка горячего чая или человек, вышедший только что из парилки.

Выделяемая температура влияет и на длину волн, и на частоту из излучения. В виде инфракрасных волн отображаются в тепловизоре объекты с типичными средними температурами. При отображении их на фото и видео, энергия, излучаемая объектами, обычно представляет собой диапазон длин волн, или спектр излучения.

При увеличении температуры объекта длины волн в спектрах испускаемого излучения также уменьшаются. Более горячие объекты испускают более короткую волну, более высокую частоту излучения. Например, нагретая батарея зимой, работающий тостер или духовка, нагретая до 180 градусов, когда вы запекаете картошку с мясом, значительно более горячие, чем температура выключенных, но поддерживающихся электросетью чайника или холодильника. На картинке ярким красным цветом будут отображаться сильно нагретые предметы, оранжевым, желтым, зеленым — другие.

При этом обычная камера передает только видимый свет, но не видит тепловых сигналов, и наоборот. Тепловизоры могут обнаруживать сигналы за счет разницы температур вплоть до значений 0,01° C. Эта информация затем отображается в виде различных цветов на дисплее, в программном обеспечении или приложениях.

Тепловизоры в пыли, дыму, тумане и дожде

Пыль и дым.  Горнодобывающая промышленность — частый пользователь тепловизоров. На площадках добычи полезных ископаемых, если для мониторинга используются обычные цифровые камеры, они пропускают любые потенциальные дефекты, поскольку добыча часто сопровождается наличием большого количества пыли.

Туман и дождь. Хотя тепловизоры могут видеть в полной темноте, сквозь слабый туман, небольшой дождь и снег, на расстояние, которое им доступно, влияют атмосферные условия. Тепловизор создает изображение на основе различий в тепловом излучении, которое испускает объект.

Чем дальше этот инфракрасный сигнал должен пройти от цели к тепловизору, тем больше потери. Туман и дождь могут сильно ограничить дальность действия тепловизора из-за рассеивания света от капель воды. Чем выше плотность капель, тем сильнее уменьшается инфракрасный сигнал. Для получения изображений в тумане и дожде лучше всего работают тепловизоры более высокого класса.

Тепловизоры  просты в использовании

В то время как научные детали того, как работает тепловизор, довольно сложны, реальность такова, что современные тепловизоры чрезвычайно просты в использовании. Изображения очень четкие и простые для понимания, требующие небольшой подготовки или интерпретации.

Примечание. Для механических и электрических применений тепловизоры должны всегда эксплуатироваться квалифицированными инженерами, которые понимают спектр теплового излучения оборудования или материала.

Ещё немного о ведре третьякова

Не подумайте, что мой сарказм в начале статьи как-то направлен на очернение существующих методик и приборов, используемых для метеорологических измерений. Нет. В свое время такие приборы и методики были очень передовые. Речь идет о том, что ситуация меняется, многие интересные технологии позволяют решать задачи метеорологии на принципиально новом уровне и, самое главное, снизить человеческий фактор.

Ведь работу по снятию метеорологических данных на ключевых постах метеонаблюдений осуществляет метеоролог. Это люди чрезвычайно ответственные, но это люди. Конечно, существуют автоматические станции метеонаблюдений, но по правилам и они с определенной периодичностью обслуживаются людьми.

Возвращаясь к ведру Третьякова. Это металлическая ёмкость с ветровыми гасителями, такими лепестками, которые гасят ветровое влияние, когда идет косой дождь. Так выглядит прибор в сборе.

Ведро Третьякова устанавливается на определенную высоту и, к сожалению, его обслуживание никак не обходится без метеоролога. Специалист замеряет количество осадков вручную, используя шкалы или линейку. После измерений необходимо слить воду из ведра. Конечно, для определения твердых осадков прибор особо не подходит.

Кстати, самой распространенной травмой на метеостанции является падение людей с лестниц, ведь многие приборы устанавливаются на высоту 2 метра. Представьте себе, каждые три часа прыгать по мокрым или обледеневшим металлическим лестницам? Ноги, руки береги!

Применение бпла с тепловизором на практике

Мы разобрали теорию. Теперь все предельно ясно, что представляет собой и как работает тепловизор. Главным остается вопрос, где использовать тепловизоры, в чем польза и практика применения таковых.

Специалисты знают, что наиболее широкое применение тепловизионного оборудования распространяется на военную сферу. В последнее время с развитием технологий для этого используют БПЛА с тепловизионным подвесом. Стремительно развивается и гражданская сфера, где дроны с тепловизором применяются при инспекциях, во время поисково-спасательных мероприятий, при обследовании газо- и нефтепроводов, ЛЭП, в строительстве и в сельском хозяйстве.

При наземном использовании тепловизора процессы усложняются. Вам необходимо находиться максимально близко к объекту, а если это аварийный объект, осмотр места пожара или инспекция опасного промышленного объекта, тогда увеличиваются риски для здоровья и даже для жизни. Беспилотник позволяет безопасно, а к тому же быстрее и качественнее выполнить вашу работу.

Во-первых, он может охватить гораздо бо́льшую площадь для проверки и сделать это за минуты. Во-вторых, камера сможет передать вам изображение не только сверху, но и с любых нужных ракурсов. Это позволяет лучше и детальнее определять ситуацию на местах.

В-третьих, вся информация будет передана оператору и специалистам, работающим с ней, в реальном режиме времени. В экстренных случаях время — решающий фактор. Быстро полученная информация, ее качество и полнота помогут принимать правильные и адекватные решения на ситуации.

Что дают дроны?

Инспекции промышленных объектов подразумевают проведение работ быстро и качественно. С помощью дрона работы упрощаются в разы. За небольшое количество времени они способны преодолеть бо́льшие расстояния, собирая максимально точно информацию и передавая ее для обработки специалистам.

Компании существенным образом экономят время: как самой организации, так и ее сотрудников. Экономия времени также позволяет изменить подходы к проведению инспекций. Например, отказаться от длительных отключений некоторых линий электропередач во время проверок.

Использование БПЛА подразумевает также значительную экономию затрат на оборудование и работы. Конечно, как отмечают специалисты, предприятиям придется закупать это оборудование, осуществлять подготовку или переподготовку кадров для управления новыми технологиями, и тем не менее, использование тепловизионных и визуальных летающих камер стоит намного дешевле с точки зрения эксплуатационных расходов.

С помощью тепловизора можно как инспектировать общее состояние линий электропередач, так и выявлять различные повреждения, недостающие конструкции располагающихся рядом зданий и объектов, наличие воды под кровлей, проблемы с электроснабжением и многое другое.