The best Industrial Drones for Inspecting Electrical Structures with High Interference in 2023
Các mẫu drone tốt nhất để kiểm tra cấu trúc điện có độ nhiễu cao năm 2023
Date 20-10-2023
Ngày tạo 20-10-2023
Drones have emerged as a game-changer in the industrial inspection sector, offering enhanced safety, efficiency, and cost-effectiveness over traditional methods. When it comes to inspecting electrical structures such as cell towers, substations, and power lines, drones have proven to be particularly beneficial. These structures often present significant challenges due to their height, complex structure, and the high levels of interference they emit.
| Why Drones for Cell Tower Inspections?
Inspecting cell towers manually is a risky, time-consuming, and labour-intensive process. The use of drones for such inspections offers several key benefits:
Safety: Drones eliminate the need for inspectors to physically climb up and down towers, reducing the risk of accidents and injuries. For repairs, a visual drone inspection can identify potential problems technicians may encounter that necessitate extra equipment or preparations.
Efficiency and Accuracy: High-resolution cameras on drones can capture detailed images from multiple angles, enabling quicker and more precise inspections.
Cost-effectiveness: By reducing the time required for inspections and eliminating the need for specialised access equipment or shutdowns, drones can significantly reduce costs.
Thoroughness: A drone can collect sufficient data in a few brief flights to reconstruct a comprehensive 3D map of the tower. Additionally, new software is being developed by companies such as Intel that can utilise the 3D map and identify alterations from a previous 3D map, instantly revealing locations where degradation may have occurred since the last inspection.
However, not all drones are suitable for inspecting cell towers, especially those with high interference levels. Certain features are essential to perform these tasks effectively:
Robust Interference Resistance: Given the high electromagnetic interference around cell towers, drones need robust interference resistance to maintain control and communication. Most civilian-approved drones are currently lacking in this regard.
High-Resolution Cameras: Detailed inspections require high-resolution cameras with zoom capabilities to capture detailed images of components, even from a distance, achieving the best possible Ground Sampling Distance (GSD) . Depending on the type of towers being inspected, up to 100m distance is needed to maintain proper safety.
Obstacle Avoidance: Towers are complex structures with numerous antennas and wires. Drones with obstacle avoidance can navigate these more safely. However, since thinner wires are harder for the system to avoid, it’s still recommended that a visual observer be present and thorough pre-flight visual survey/plan be carried out.
Real-Time Kinetic (RTK) GPS: is crucial in drone-based tower surveys due to its high-precision positioning data, which is essential for creating detailed 3D maps and thorough inspections. Offering real-time corrections and centimetre-level accuracy, RTK GPS minimises errors, enhances safety by maintaining a safe drone distance from towers, and provides reliable data for post-processing, making it a game-changer in high-interference environments like tower inspections.
Light & Zoom Capabilities: Keeping distance with the structures is important. The higher the optical zoom is on the camera, the more detailed technicians can observe and capture. Additional lights are also helpful in shaded areas.
Stable Flight: High wind resistance is critical for stable flight when operating at the heights cell towers are located. Due to the shapes of the structures, there may be challenging wind vortices occurring at or near the towers. The pilot may lose control when flying too close to them.
Long Battery Life: To inspect large or multiple towers in one mission, drones need a long battery life. Due to the height of the drone above the ground, loss of power can be catastrophic, leading to loss of a very expensive asset.
| Top Drones for Inspecting Electrical Structures
1. DJI Matrice 300 Series
The DJI Matrice 300 Series is an absolute powerhouse in the drone industry.
Designed specifically for robustness and versatility, it's an excellent choice for various industrial applications, including cell tower inspections. The drone's modular design allows customization to meet specific needs. It has a maximum takeoff weight of 9 kg and an impressive maximum flight time of 55 minutes, making it ideal for long-distance flights over large areas.
The Matrice 300 Series also features advanced obstacle avoidance sensors, providing safer flights in tight spaces around tall structures like cell towers. When equipped with the DJI ZenMuse Z30 camera, the drone offers powerful zoom capabilities, allowing detailed inspections from a safe distance, reducing the need for personnel to climb towers.
2. Skydio X2
Skydio X2 is designed with autonomy as its main selling point.
Equipped with six 4k navigation cameras and onboard AI, it offers 360° obstacle avoidance, turning anyone into an expert pilot. Its 4K60P HDR colour camera and FLIR® 320p thermal camera make it well-suited to day or night inspections. Furthermore, the drone comes with GPS night flight features for precision flight, and strobing lights that can be toggled between on or off in both white visible light and infrared wavelength, allowing inspections in low light conditions.
The disadvantage of Skydio X2 is its cost since it is significantly more expensive than the competition. Their models are also not yet available in Vietnam.
3. Yuneec H520
The Yuneec H520 is a reliable hexacopter designed to provide stability even in windy conditions. However, it only offers around 25 minutes of flight time, so battery swap may be more frequent.
The drone's design provides stability in windy conditions, and its intuitive controller makes it easy to operate, even for beginners. With its payload options, the Yuneec H520 is well-suited for detailed inspections of electrical structures.
4. DJI Mavic 2 Enterprise Advanced
The DJI Mavic 2 Enterprise Advanced drone offers superior performance when it comes to inspecting hard-to-reach places.
Equipped with a powerful 4K camera with a 1/2 inch CMOS sensor, it captures detailed images even in low light conditions. The drone also features obstacle avoidance sensors that help prevent collisions with obstacles during flight, making it safer for inspections. Its compact size and foldable design make it highly portable, making it an excellent choice for field inspections.
5. DJI Mavic 3T Enterprise Thermal
The DJI Mavic 3T Enterprise Thermal outshines its predecessor, the DJI Mavic 2 Enterprise Advanced, offering enhancements that make it a powerful tool for cell tower inspections.
Its improved thermal camera, coupled with a 48-megapixel wide-angle and a telephoto zoom, enables detailed data collection from a safe distance, crucial for inspecting complex structures like cell towers. The drone's superior battery life and quicker flight readiness further streamline the process of tower inspections. The Mavic 3T's robust design and bright, outdoor-friendly controller display make it reliable and user-friendly in field operations.
| Conclusion
While inspecting electrical structures with high interference can be challenging, drones like the DJI Matrice 300 Series, Skydio X2, Yuneec H520, DJI Mavic 2 Enterprise Advanced, and its successor, the DJI Mavic 3T Enterprise Thermal have proven to be highly capable tools. They offer a combination of advanced features, including high-resolution imaging, obstacle avoidance, and autonomous navigation, making them the top choices for industrial inspections in 2023. Always ensure that you're adhering to local regulations or laws regarding drone use, and with the right drone, you can significantly improve the safety, cost-effectiveness, and efficiency of your inspections.
*Disclaimer: The article is the opinion of the contributing writer(s) and does not necessarily reflect Techstar Western’s view.
Máy bay không người lái đã nổi lên như một công cụ thay đổi cuộc chơi trong lĩnh vực kiểm tra công nghiệp, mang lại sự an toàn, hiệu quả và tiết kiệm chi phí nâng cao so với các phương pháp truyền thống. Khi nói đến việc kiểm tra các công trình điện như tháp di động, trạm biến áp và đường dây điện, máy bay không người lái đã được chứng minh là đặc biệt có lợi. Những cấu trúc này thường đặt ra những thách thức đáng kể do chiều cao, cấu trúc phức tạp và mức độ nhiễu cao mà chúng phát ra.
| Tại sao dùng máy bay không người lái để kiểm tra tháp di động?
Kiểm tra tháp di động theo cách thủ công là một quá trình rủi ro, tốn thời gian và tốn nhiều công sức. Việc sử dụng máy bay không người lái để kiểm tra như vậy mang lại một số lợi ích chính:
An toàn: Máy bay không người lái loại bỏ nhu cầu thanh tra viên phải leo lên và xuống tháp, giảm nguy cơ tai nạn và thương tích. Để sửa chữa, việc kiểm tra trực quan bằng máy bay không người lái có thể xác định các vấn đề tiềm ẩn mà kỹ thuật viên có thể gặp phải cần có thêm thiết bị hoặc sự chuẩn bị.
Hiệu quả và chính xác: Camera độ phân giải cao trên máy bay không người lái có thể chụp ảnh chi tiết từ nhiều góc độ, cho phép kiểm tra nhanh hơn và chính xác hơn.
Hiệu quả về chi phí: Bằng cách giảm thời gian cần thiết để kiểm tra và loại bỏ nhu cầu sử dụng thiết bị truy cập chuyên dụng hoặc ngừng hoạt động, máy bay không người lái có thể giảm đáng kể chi phí.
Tính kỹ lưỡng: Máy bay không người lái có thể thu thập đủ dữ liệu trong một vài chuyến bay ngắn để xây dựng lại bản đồ 3D toàn diện của tòa tháp. Ngoài ra, phần mềm mới đang được phát triển bởi các công ty như Intel có thể sử dụng bản đồ 3D và xác định các thay đổi từ bản đồ 3D trước đó, ngay lập tức tiết lộ các vị trí có thể đã xảy ra sự xuống cấp kể từ lần kiểm tra trước.
Tuy nhiên, không phải tất cả máy bay không người lái đều phù hợp để kiểm tra các tháp di động, đặc biệt là những tháp có mức độ nhiễu cao. Một số tính năng cần thiết để thực hiện các tác vụ này một cách hiệu quả:
Khả năng chống nhiễu mạnh mẽ: Do nhiễu điện từ cao xung quanh các tháp di động, máy bay không người lái cần khả năng chống nhiễu mạnh mẽ để duy trì khả năng kiểm soát và liên lạc. Hầu hết các máy bay không người lái được dân sự phê duyệt hiện đang thiếu vấn đề này.
Camera độ phân giải cao: Việc kiểm tra chi tiết yêu cầu camera có độ phân giải cao với khả năng thu phóng để ghi lại hình ảnh chi tiết của các bộ phận, thậm chí từ xa, đạt được Khoảng cách lấy mẫu mặt đất (GSD) tốt nhất có thể. Tùy thuộc vào loại tháp được kiểm tra, cần có khoảng cách lên tới 100m để duy trì mức độ an toàn phù hợp.
Tránh chướng ngại vật: Tháp là cấu trúc phức tạp với nhiều ăng-ten và dây điện. Máy bay không người lái có khả năng tránh chướng ngại vật có thể điều hướng những chướng ngại vật này một cách an toàn hơn. Tuy nhiên, vì hệ thống khó tránh khỏi dây mỏng hơn nên hệ thống vẫn nên có người quan sát trực quan và thực hiện khảo sát/kế hoạch trực quan kỹ lưỡng trước chuyến bay.
GPS Kinetic thời gian thực (RTK): rất quan trọng trong khảo sát tháp dựa trên máy bay không người lái do dữ liệu định vị có độ chính xác cao, cần thiết để tạo bản đồ 3D chi tiết và kiểm tra kỹ lưỡng. Cung cấp khả năng điều chỉnh theo thời gian thực và độ chính xác đến từng centimet, RTK GPS giảm thiểu lỗi, tăng cường an toàn bằng cách duy trì khoảng cách an toàn với máy bay không người lái từ các tháp và cung cấp dữ liệu đáng tin cậy để xử lý hậu kỳ, biến nó thành công cụ thay đổi cuộc chơi trong môi trường có nhiều nhiễu như kiểm tra tháp .
Khả năng zoom & có gắn đèn: Giữ khoảng cách với các công trình là điều quan trọng. Zoom quang học trên máy ảnh càng cao thì kỹ thuật viên có thể quan sát và chụp được càng chi tiết. Đèn bổ sung cũng hữu ích trong các khu vực bóng mờ.
Bay ổn định: Khả năng cản gió cao là rất quan trọng để chuyến bay ổn định khi hoạt động ở độ cao đặt tháp di động. Do hình dạng của các cấu trúc, có thể có những cơn gió xoáy mạnh xuất hiện tại hoặc gần các tòa tháp. Phi công có thể mất kiểm soát khi bay quá gần họ.
Tuổi thọ pin dài: Để kiểm tra lớn hoặc nhiều tòa tháp trong một nhiệm vụ, máy bay không người lái cần có thời lượng pin dài. Do độ cao của máy bay không người lái so với mặt đất, việc mất điện có thể là thảm họa, dẫn đến mất tài sản rất đắt giá.
| Máy bay không người lái hàng đầu để kiểm tra kết cấu điện
1. Dòng DJI Matrice 300
DJI Matrice 300 Series là một thế lực tuyệt đối trong ngành công nghiệp máy bay không người lái.
Được thiết kế đặc biệt để đảm bảo độ bền và tính linh hoạt, đây là sự lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau, bao gồm cả kiểm tra tháp di động. Thiết kế mô-đun của máy bay không người lái cho phép tùy chỉnh để đáp ứng các nhu cầu cụ thể. Máy bay có trọng lượng cất cánh tối đa là 9 kg và thời gian bay tối đa ấn tượng là 55 phút, lý tưởng cho các chuyến bay đường dài trên khu vực rộng lớn.
Dòng Matrice 300 còn có cảm biến tránh chướng ngại vật tiên tiến, mang đến những chuyến bay an toàn hơn trong không gian chật hẹp xung quanh các công trình cao như tháp di động. Khi được trang bị máy ảnh DJI ZenMuse Z30, máy bay không người lái cung cấp khả năng thu phóng mạnh mẽ, cho phép kiểm tra chi tiết từ khoảng cách an toàn, giảm nhu cầu nhân sự phải leo lên tháp.
2. Skydio X2
Skydio X2 được thiết kế lấy quyền tự chủ làm điểm bán hàng chính.
Được trang bị sáu camera điều hướng 4k và AI tích hợp, nó có khả năng tránh chướng ngại vật 360°, biến bất kỳ ai thành phi công lão luyện. Camera màu HDR 4K60P và camera nhiệt FLIR® 320p giúp thiết bị này rất phù hợp cho việc kiểm tra cả ngày lẫn đêm. Hơn nữa, máy bay không người lái còn được trang bị tính năng bay đêm GPS để có chuyến bay chính xác và đèn nhấp nháy có thể bật hoặc tắt ở cả ánh sáng trắng nhìn thấy và bước sóng hồng ngoại, cho phép kiểm tra trong điều kiện ánh sáng yếu.
Nhược điểm của Skydio X2 là giá thành vì nó đắt hơn đáng kể so với đối thủ. Model của họ cũng chưa có mặt tại Việt Nam.
3. Yuneec H520
Yuneec H520 là một loại máy bay trực thăng đáng tin cậy được thiết kế để mang lại sự ổn định ngay cả trong điều kiện có gió. Tuy nhiên, nó chỉ cung cấp thời gian bay khoảng 25 phút nên việc thay pin có thể diễn ra thường xuyên hơn.
Thiết kế của máy bay không người lái mang lại sự ổn định trong điều kiện gió và bộ điều khiển trực quan giúp dễ dàng vận hành, ngay cả đối với người mới bắt đầu. Với các tùy chọn tải trọng, Yuneec H520 rất phù hợp để kiểm tra chi tiết các kết cấu điện.
4. DJI Mavic 2 Enterprise nâng cao
Máy bay không người lái DJI Mavic 2 Enterprise Advanced mang lại hiệu suất vượt trội khi kiểm tra những nơi khó tiếp cận.
Được trang bị máy ảnh 4K mạnh mẽ với cảm biến CMOS 1/2 inch, máy ảnh này chụp được hình ảnh chi tiết ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu. Máy bay không người lái cũng có cảm biến tránh chướng ngại vật giúp tránh va chạm với chướng ngại vật trong khi bay, giúp việc kiểm tra an toàn hơn. Kích thước nhỏ gọn và thiết kế có thể gập lại giúp nó có tính di động cao, khiến nó trở thành sự lựa chọn tuyệt vời cho việc kiểm tra hiện trường.
5. DJI Mavic 3T Enterprise Thermal
DJI Mavic 3T Enterprise Thermal vượt trội hơn người tiền nhiệm của nó, DJI Mavic 2 Enterprise Advanced, cung cấp các cải tiến giúp nó trở thành một công cụ mạnh mẽ để kiểm tra tháp di động.
Camera nhiệt cải tiến của nó, kết hợp với góc rộng 48 megapixel và tính năng thu phóng ảnh xa, cho phép thu thập dữ liệu chi tiết từ khoảng cách an toàn, điều này rất quan trọng để kiểm tra các cấu trúc phức tạp như tháp di động. Tuổi thọ pin vượt trội của máy bay không người lái và khả năng sẵn sàng bay nhanh hơn giúp đơn giản hóa hơn nữa quá trình kiểm tra tháp. Thiết kế chắc chắn và màn hình điều khiển sáng sủa, thân thiện với ngoài trời của Mavic 3T giúp nó trở nên đáng tin cậy và thân thiện với người dùng khi vận hành tại hiện trường.
| Phần kết luận
Mặc dù việc kiểm tra các cấu trúc điện có độ nhiễu cao có thể là một thách thức nhưng các máy bay không người lái như DJI Matrice 300 Series, Skydio X2, Yuneec H520, DJI Mavic 2 Enterprise Advanced và phiên bản kế nhiệm của nó, DJI Mavic 3T Enterprise Thermal đã được chứng minh là những công cụ có khả năng hoạt động cao. Chúng cung cấp sự kết hợp của các tính năng nâng cao, bao gồm hình ảnh có độ phân giải cao, tránh chướng ngại vật và điều hướng tự động, khiến chúng trở thành lựa chọn hàng đầu cho các cuộc kiểm tra công nghiệp vào năm 2023. Luôn đảm bảo rằng bạn tuân thủ các quy định hoặc luật pháp địa phương về việc sử dụng máy bay không người lái và với sử dụng máy bay không người lái phù hợp, bạn có thể cải thiện đáng kể mức độ an toàn, hiệu quả về chi phí và hiệu quả của việc kiểm tra.
*Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết là ý kiến của (các) tác giả đóng góp và không nhất thiết phản ánh quan điểm của Techstar Western.
