Die Inspektion von Hochspannungsleitungen war einst eine der schwierigsten Aufgaben, die Sie mit einem fliegenden Roboter ausführen konnten. Es ist auch eine der lohnendsten Anwendungen der modernen Drohnen-Technologie. Durch Korrosion, Lösen von Schrauben, widrigem Wetter oder sogar beim Nisten von Vögeln können viele Dinge schief gehen.
Energieversorgungsunternehmen sind in mehreren US-Bundesstaaten gesetzlich zur Durchführung von Sichtprüfungen verpflichtet. Durch die Früherkennung können Probleme behoben werden, bevor sie auftreten. Dies kann dazu beitragen, dass Kunden zuverlässig ihren Strom erhalten.
Valmont Utility mit Sitz in den USA gilt als führender Hersteller von kundenspezifischen Hochspannungsmasten und als Autorität für die qualitativ hochwertige Inspektion dieser Masten. Traditionell hat das Unternehmen diese Inspektionen manuell durchgeführt. Dieser Prozess ist ebenso anspruchsvoll und langwierig wie teuer und riskant. Als sich Industriedrohnen als effiziente und kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Inspektionsprozessen herausstellten, verlor Valmont keine Zeit, um die Technologie zu nutzen.
Das Unternehmen startete sein Drohnenprogramm offiziell im Jahr 2018, nachdem es fast ein Jahr lang Tests auf der Plattform der DJI Matrice 200 Serie durchgeführt hatte. Bis dahin hatte das Team genügend Daten gesammelt, um zu dokumentieren, dass der Einsatz von Drohnen genauso gut, wenn nicht sogar besser ist, als die Prüfungen bei manuelle Inspektionen, bei der Techniker mit einem Kran an die Masten herangeführt werden müssen.
Die Vermeidung des Sicherheitsrisikos für Ingenieure, die in großer Höhe an Hochspannungsleitungen arbeiten, war eigentlich schon genug Anreiz für Valmont, Drohnen in ihren Betrieb einzubeziehen. Das Unternehmen erkannte bald aber auch, dass es noch weiter Vorteile gab die „Augen am Himmel“ zu behalten.
„In den letzten zwei Jahren haben wir rund 70 Prozent der Inspektionsarbeiten auf Drohnen umgestellt“, sagt Jake Lahmann, UAS-Qualitätsmanager bei Valmont Utility. „Dies hat sowohl die Qualität als auch das Tempo unserer Inspektionen erhöht, und wir können den Kunden genauere und umsetzbarere Berichte anbieten. Noch beeindruckender ist, dass wir unseren Kunden eine Menge Geld gespart haben, buchstäblich Millionen von Dollar.“
Strommasten befinden sich oft in sehr rauem und abgelegenem Gelände – denken Sie an steile Hänge, sumpfige Gebiete oder sogar unerschlossene Gebiete ohne Straßenzugang. Es kann äußerst schwierig und daher teuer sein, schweres Gerät wie Kräne an einige dieser Standorte zu bringen. In einigen Fällen musste Valmont die Hilfe von Bulldozern in Anspruch nehmen, um einen Kran in Position zu ziehen und in der Nähe eines Masts zu platzieren!
Bei Drohnen muss das Unternehmen jedoch nur eine zweiköpfige Besatzung entsenden, Drohnenpilot und Kameramann, um bei jeder Inspektion optimale Ergebnisse zu erzielen. Die hochqualifizierten und erfahrenen Inspektoren kämmen die hochauflösenden Daten im Büro durch und liefern den Kunden einen strategischen Plan für die Wartung und Reparatur von Anlagen.
Das Erfassen der richtigen Daten ist jedoch nicht so einfach, wie es sich anhört. Die Drohne muss resistent gegen elektromagnetische Störungen (EMI), die durch die Hochspannungsleitungen entstehen, sein und der Pilot muss geschult sein, um sicherzustellen, dass die Drohne jederzeit in sicherer Entfernung fliegt, auch bei ungünstigen Wetterbedingungen.
„Wir arbeiten normalerweise nicht unter den besten Bedingungen. Es ist staubig, nass und für die Jungs sogar körperlich anstrengend “, betont Lahmann. "West Texas zum Beispiel ist sowohl schlammig als auch hügelig und erfordert, dass wir starken Winden trotzen."
Eine Drohne, die nicht speziell für solche Bedingungen entwickelt wurde, kann potenziellen Schaden an der Infrastruktur anrichten. Lahmann räumt ein, dass dies sowohl für das Management als auch für die Piloten bei Valmont vor jedem Flug ein großes Problem war. "Ein einziger Fehler könnte bedeuten, dass 20 Meilen an Hochspannungskabel ersetzt werden müssen. So eine Hochspannungsleitung zu reparieren kann schnell mehrere Millionen kosten."
Während die Arbeitsanweisungen von Valmont bereits potenzielle Gefahren durch elektromagnetische Störungen detailliert abdecken, hat das Unternehmen mittlerweile neue Dohnentechnologie eingeführt, die hohe Leistung mit unübertroffener Zuverlässigkeit kombiniert: die Matrice 300 RTK mit der Zenmuse H20 Serie.
Die M300 RTK ist DJIs bisher sicherste Drohnenplattform für Inspektionen und bietet nicht nur Schutz vor elektromagnetischen Störungen, sondern ist auch mit einem Kollisionsvermeidungssystem der nächsten Generation ausgestattet. Die Drohne ist von ihrem robusten Hartschalenkoffer und den umgekehrten Propellern bis zu ihrer Schutzart IP45 so konzipiert, dass sie selbst bei starkem Wind und rauen Umgebungen in West-Texas beispiellose Beweglichkeit und Manövrierfähigkeit ermöglicht.
Durch die Überarbeitung des Designs können Piloten die Drohne einsetzen, um ihre Ziele schneller als je zuvor zu erreichen. „Wenn man schneller zu einem Turm kommt, um Live-Inspektionen durchzuführen, kann dies bei Naturkatastrophen, wo jede Sekunde zählt, Leben retten“, sagt Lahmann. "Wir sollten auch nicht vergessen, dass wir nicht nur Stromleitungen inspizieren, sondern auch Kommunikationsmasten für Polizei- und Rettungsdienste."
Live-Inspektionen profitieren auch vom neuen Übertragungssystem der M300 RTK, die auch aus der Ferne eine hervorragende Bildqualität verspricht.
Da OcuSync Enterprise den Piloten die längste und reaktionsschnellste Verbindung zu ihrer Drohne und ihren Nutzlasten bietet, kann das Valmont-Team auch bei Routineinspektionen von Strukturen in schwierigem Gelände in sicherer Entfernung bleiben. „Wir können einfach zu einer Struktur fliegen, anstatt dorthin zu fahren“, scherzt Lahmann.
Diese Konstruktionsänderungen und der verbesserte Fokus auf Sicherheit und Übertragung waren für die Inspektoren von Valmont von großer Bedeutung. Dies sind jedoch nicht die einzigen Gründe, warum Lahmann glaubt, dass jede neue Drohne, die das Unternehmen jetzt kauft, eine M300 RTK mit Zenmuse H20 Multisensor-Nutzlast sein wird.
Die maximale Flugzeit von 55 Minuten und Hot-Swap-fähige Akkus der M300 RTK haben die Anzahl und die Zeit für die im Laufe des Tages erforderlichen Akkuwechsel drastisch reduziert. Dies hat auch die Ausfallzeiten des Teams verkürzt.
Das Valmont-Team kann dadurch täglich mehr als 80 Minuten Zeit sparen. Dies führt effektiv dazu, dass an diesem Tag mindestens eine zusätzliche Struktur inspiziert wird und häufig zwei.
Die Zeitersparnis ergibt sich auch aus der ersten Hybridsensorlösung von DJI, der Zenmuse H20 Serie. Da die Kamera 20-MP-Auflösung und 23-fachen Hybrid-Zoom bietet, müssen die Ingenieure von Valmont nicht mehr so nah an ein Objekt fliegen wie früher, um detailreiche Bilder zu erhalten. Der Pilot kann einfach den gewünschten Bereich in einer weiten Kameraansicht einrahmen, und die Zoomkamera erfasst automatisch einen Satz von 20 MP Bildern dieses Bereichs.
„Allein diese Funktion spart uns bei jeder Struktur etwa 10 Minuten“, erklärt Lahmann. Dank der höheren Auflösung und der höheren Zoomstufe können Inspektoren selbst kleinste Fehler identifizieren, was für Inspektionen der Versorgungs- und Kommunikationsinfrastruktur von entscheidender Bedeutung ist.
DJI Zenmuse H20
Diese Effizienzgewinne werden weiter zunehmen, wenn das Team die volle Leistung der KI-Stellenüberprüfung freisetzt. Dies ist eine neue Funktion, mit der die Drohne Position, Winkel und Bildausschnitt von speziellen Bereichen für zukünftige Missionen nachbilden kann.
Lahmann glaubt, dass diese Funktion fundamentale Verbesserungen freisetzen kann und sagt: „Während einige Inspektionen jährlich durchgeführt werden, müssen wir bei anderen Projekten vierteljährlich eine Struktur überprüfen. Mit KI-Stellenüberprüfung können wir Äpfel wirklich mit Äpfeln vergleichen und unseren Kunden mit größter Zuversicht mitteilen, ob alles in Ordnung ist oder nicht.“
Valmont Utility möchte kontaktlose Inspektionen für kritische Infrastrukturen ständig weiterentwickeln. Das Unternehmen investiert stark in die Verbesserung der Datenanalyse, aber Lahmann erwähnt schnell, dass dies die Bedeutung der Inspektoren nicht beeinträchtigen wird. "Wir wollen das menschliche Element nicht entfernen, wir wollen nur ihre Fähigkeiten verbessern."
Valmont hat außerdem vier verschiedene Roboterarme patentieren lassen, die in Zukunft in Kombination mit Drohnen eingesetzt werden sollen. Als globaler Hersteller von Hochspannungsmasten installiert Valmont außerdem intelligente Sensoren in den Masten, um den Kunden dauerhaft aktuelle Daten und Zustandsdetails bereitzustellen. Wenn es also zu einem Eissturm kommt oder der Sensor meldet, dass ein schweres Fahrzeug mit einem Mast kollidiert ist, kann das Unternehmen den Kunden schnell alarmieren und eine zeitnahe Inspektion mit einer Drohne durchführen.
„Insgesamt hat die M300 RTK zusammen mit der Zenmuse H20 Serie unsere Effizienz um mindestens 30 Prozent gesteigert. Dies bedeutet, dass diese Drohne kein Kostenfaktor für uns ist. Sie ist vielmehr eine Investition, die sich auszahlt." – Jake Lahmann, Qualitätsmanager, Valmont Utility
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