Технический мониторинг – необходимое мероприятие для поддержания безопасного функционирования коммуникаций и сооружений. На практике, он проводится при сдаче объекта в эксплуатацию, капитальном ремонте, реконструкции, обнаружении дефектов – то есть, когда он может оказаться уже запоздалым. Причины тому общеизвестны: дороговизна и сложность. Вместе с тем, мониторинг может быть профилактическим и даже своевременным, если речь идет о тепловизионном мониторинге с беспилотника. Группа компаний «Геоскан» разработала собственную методику, позволяющую проводить тепловые съемки и определять части зданий и сетей инженерных коммуникаций, подверженные дефектам.
Рис. 1. Изображения в видимом и тепловом диапазонах
ГК «Геоскан» – Санкт-Петербургский производитель беспилотных воздушных судов (БВС) и разработчик программного обеспечения для фотограмметрической обработки и трехмерной визуализации. Основная продукция компании – беспилотники Геоскан 201, 401 и Геоскан Пионер – успешно завоевали ведущие места на российском рынке коммерческих дронов. Помимо этого, компания занимается инновационными разработками и оказанием услуг по аэрофотосъемке и мониторингу с помощью БВС. Последние две области, во многом, пересекаются в сфере тепловой съемки.
Использование беспилотников позволяет проводить детальные съемки с получением точных (пространственное разрешение 5-10 см) 3D-моделей и ортофотопланов с последующим совмещением с данными тепловизора, по которым можно проводить подробный анализ теплопотерь и проблемных участков. Дроны идеально подходят для мониторинга состояния фасадов зданий и крыш, съемка которых обычными методами может быть крайне затруднительна и даже рискованна. Методика тепловизионного мониторинга четко выверена: она включает в себя полный цикл работ, начиная с подготовки к аэрофотосъемке и заканчивая выдачей результатов и отчетов заказчику, что позволяет осуществлять мониторинг оперативно, при минимальных затратах.
Рис. 2. Сравнение снимков подземных участков тепловых коммуникаций в теповом и видимом диапазонах
Для каких целей лучше всего применима тепловая съемка? Наиболее распространенные случаи – мониторинги теплотрасс. Тепловая съемка обеспечивает поиск дефектов теплосети в начальной стадии и утечек на подземных участках теплотрасс – преимущества ИК-съемки особенно заметны на таких участках (рис. 2) – а также для мониторинга ЛЭП и трубопроводов. В общей сложности, подобная съемка применяется для энергоаудита – оценки того, насколько рационально расходуется энергия на участках коммуникаций. При съемке объектов энергетики БВС серьезно превосходит пилотируемую авиацию как в дешевизне, так и в маневренности – возможности детальной съемки объектов.
При мониторинге состояния зданий и сооружений тепловая съемка позволяет рассмотреть нарушения изоляционного слоя и проявления коррозии, идентифицировать части зданий, нуждающиеся в изоляции, модификации или ремонте. В иных ситуациях съемка используется для оценки тепловой эффективности зданий, поиска источников тления, перегревшегося оборудования, и даже для обследования объектов альтернативной энергетики: ветрогенераторов, СЭС, геотермальных станций. В последнее время все большее распространение получает тепловое картографирование целых городов (рис. 3), изучение влияния «тепловых островов» на их территориях и контроль выбросов промышленных отходов.
Рис. 3. Тепловое картографирование городов
Что позволяет совмещать в тепловизионном мониторинге малую ресурсозатратность, скорость и эффективность? Для понимания этого нужно затронуть технологию самой съемки и ее обработки.
В зависимости от получаемых результатов – то есть цифровые модели местности (ЦММ) или модели отдельных сооружений и комплексов – используют разные беспилотники: самолетного типа в случае съемки площадных или протяженных объектов, или квадрокоптеры для высокоточной съемки конкретных участков. Для этого используются беспилотники со специально оборудованными камерой и тепловизором. Для тепловизионной съемки чаще всего используется беспилотный летательный аппарат Геоскан 201 (табл. 1, рис. 4) со встроенным тепловизором.
|
Продолжительность полета |
До 3 часов |
|
Макс. протяженность маршрута |
210 км |
|
Площадь съемки за 1 полет |
7-22 км2 |
|
Рекомендуемая допустимая скорость ветра |
До 10 м/с |
|
Максимальная допустимая скорость ветра |
12 м/с |
|
Время подготовки к взлету |
10 мин. |
|
Скорость полета |
8-40 м/с |
|
Максимальная взлетная масса |
8,5 кг |
|
Максимальная масса полезной нагрузки |
1,5 кг |
|
Двигатель |
электрический, бесколлекторный |
|
Минимальная безопасная высота полета |
100 м |
|
Максимальная высота полета |
4,000 м |
|
Температура эксплуатации |
от −20 до +40°С |
Рис. 4. Беспилотное воздушное судно «Геоскан 201»
Табл. 1. Характеристики беспилотного воздушного судна «Геоскан 201»
Материалы съемки обрабатываются в Agisoft PhotoScan. С помощью ПО автоматически восстанавливается исходное положение центров фотографирования, получают облака точек и полноценные текстурированные 3D-модели. Таким образом происходит обработка изображений в видимом диапазоне, после чего центры снимков тепловизора и фотокамеры совмещаются (с учетом поправок за положения центров съемочных матриц), что позволяет получать высокую точность геопривязки инфракрасных кадров, создавая точные тепловые модели, на которых видны все очаги высоких температур. Инфракрасные изображения преобразовываются в псевдоцветные, легко воспринимаемые человеческим глазом, как, например, на данных иллюстрациях (рис. 3), где темным оттенкам соответствуют низкие температуры, а светлым – высокие.
В случае детального мониторинга специалисты используют ГИС «Спутник». Данная система визуализации многомерных геопространственных данных позволяет проводить инспекцию сооружений на наличие дефектов и проблемных зон и наносить выявленные проблемные участки на модель, как по обычной, так и по тепловой модели (рис. 5). Работа с 3D-моделью подразумевает комплексный подход к мониторингу состояний зданий. Результатом такого обследования становится трехмерная карта дефектов и проблемных зон конструктивных сооружений.
Технология тепловизионной съемки Геоскан успешно показывает себя как в ходе промышленных изысканий, так и в экспериментальных исследованиях. Так, например, Геоскан выполнил инфракрасную аэрофотосъемку в целях оценки состояния тепловых сетей Санкт-Петербурга на площади в 18 км2, съемку газо- и нефтепроводов Томской области (рис. 6) общей протяженностью более 100 км с целью прогнозирования аварийных ситуаций, выявления утечек и сверхнормативных потерь тепла, съемку тепловых сетей и ТЭЦ Омска для оценки состояния теплоносителей, ИК-съемку тепловых сетей на территории г. Волхов.
Рис. 5. Просмотр деформаций сооружений в ГИС “Спутник”
Для оценки деформации конструкции Геоскан выполнил тепловизионный мониторинг дымовых труб Невинномысской ГРЭС. В его ходе были получены снимки в тепловом и видимом диапазоне, на основе которых была создана 3D-модель с тепловым изображением поверх нее, по которой были выявлены дефекты и деформации конструкции, а также развертка трубы с функцией подбора точки на модели по чертежу.
Рис. 6. Результат тепловизионной съемки трубопровода
На Ханкальском месторождении (Чеченская Республика) с помощью технологий Геоскан было проведено исследование по использованию тепловизионной съемки в целях мониторинга эксплуатации геотермальных ресурсов. При разработке столь сложного источника необходим комплексный подход, включающий оценку изменений температуры подземных вод при закачке использованных вод, а также проведение мониторинга для предотвращения возможных негативных последствий, включая утечку вод на поверхность. Традиционные методы подобного мониторинга не всегда могут быть осуществимыми и экономически эффективными, поэтому были проведены аэрофотосъемки в инфракрасном диапазоне с использованием БВС на территории станции, работавшей в двух разных режимах: во время и без применения обратной закачки использованной геотермальной воды.
Рис. 7. Результаты мониторинга станции при разных условиях эксплуатации
Исследование позволило установить характер откачки вод по трубам, эффективность работы установки, а также выявить участки теплопотерь и дефекты на станции.
Помимо этого, на территории съемки – местности вокруг месторождения – было выделен ряд тепловых аномалий. Анализ формы и температуры выявленных аномалий по полученным тепловым снимкам позволил определить их источники: костры, скважины, системы отопления и утечки использованных вод – среди которых наиболее интересовали именно участки утечек и разливов термальной жидкости из поврежденных трубопроводов или старых скважин, идентификация которых позволит оптимизировать работу станции и уменьшить ее влияние на окружающую среду.
ГК «Геоскан» предлагает законченные решения по тепловому мониторингу: беспилотные авиационные комплексы, модифицированные непосредственно для получения инфракрасных снимков, а также программное обеспечение для полной обработки результатов съемок. ГК «Геоскан» готова выполнить съемки и мониторинг, предоставив исчерпывающие материалы о состоянии исследуемых сооружений.
www.geoscan.aero
info@geoscan.aero
8 800 333-84-77
Оставить комментарий
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.