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Une solution de drone personnalisée pour la maintenance d’infrastructures nucléaires

Capturer l’invisible avec Exelon et Empire Drone

By DJI Enterprise DJI Enterprise
mars 18, 2021

Deux ans seulement après la création de l’entreprise, Empire Drone était sollicité par un client pour l’intégration d’un nouveau type de capteur sur un drone.

Le client en question, Exelon, se décrit comme le « fournisseur leader d’énergie d’Amérique ». Avec plus de 33 000 employés dans le monde et des affaires dans 48 états, Exelon compte des revenus de 34 milliards de dollars. 

Les inspections par drone d’actifs énergétiques utilisent des vues thermiques ou de haute résolution pour identifier les problèmes. Si certains éléments sont chauds alors qu’ils ne devraient pas l’être, c’est généralement un problème. Lorsque certains éléments ont mauvais aspect, c’est généralement un signe de détérioration avec le temps et nécessitent des réparations.

Cependant, une inspection efficace identifie les problèmes potentiels avant même qu’ils ne deviennent trop sérieux. Et c'est l'idée d'effectuer ce genre de maintenance préventive qui a poussé Exelon à contacter Empire pour une tâche très spécifique.

Une caméra « Corona »

Ce n'est peut-être pas le meilleur nom en temps de COVID-19. Mais il s’agit d’un type spécial de caméra pouvant détecter la signature UV émise par des électrons excités qui sont activés lorsque l'électricité « fuit » des structures alors qu'elle n'est pas censée le faire.

Ce n'est pas quelque chose que l'on peut voir à l'œil nu, mais ce type de données est inestimable pour ceux qui travaillent sur le terrain. Elles aident les ingénieurs à identifier les zones sensibles le plus tôt possible. Ces électrons frénétiques peuvent corroder l'isolation, ce qui peut entraîner des problèmes bien plus graves.

« La thermographie vous indique que vous avez un problème en temps réel - il y a un problème, explique Adam Matteson, Responsable du support de maintenance chez Exelon. Avec la corona, elle vous dit que vous allez avoir un problème. Et, en fonction de ce que vous observez dans les données que vous collectez, vous pouvez en quelque sorte prévoir à quel point vous aurez besoin de le réparer »

Exelon Empire M600 OFIL DayCor MicROM

La caméra OFIL combine le spectre visuel et le spectre UV en une seule image, de sorte que ces points de perturbation potentiels normalement invisibles sont superposés aux structures physiques elles-mêmes.

« Les caméras sont dites bi-spectrales, elles ont deux canaux de plages spectrales, explique Hannah Barzilay, qui aide à commercialiser les produits OFIL. Un canal est pour l’UV et l’autre est visuel. La combinaison des deux est comme la fusion des deux canaux qui vous donne l’UV superposé au visible, car l’UV est invisible pour l’œil humain. »

De plus, le pilote/opérateur peut voir immédiatement s'il y a une zone de préoccupation. Il n’est pas nécessaire de télécharger et de traiter des données (bien que, bien sûr, ces données soient disponibles pour que les ingénieurs puissent les examiner après un vol).

« L’avantage d'utiliser cette caméra est la possibilité de voir immédiatement s’il y a un problème, explique Barzilay. Elle vous dit « Ici, regarde ici, viens » - c'est comme une balise. Il suffit de pointer la caméra et vous obtenez immédiatement l’information. Pas besoin de regarder des graphiques ou des chiffres. Il faut moins de temps pour découvrir le problème. »

Voici un exemple de ce à quoi ressemble l'imagerie Corona. Dans ce cas, l’activité que vous observez a le potentiel de détruire l’isolation au fil du temps, ce qui peut entraîner un problème bien plus important : 

Corona ImagingSource: OFIL Systems

Une solution potentielle

Adam savait qu'il y avait une caméra fabriquée par une entreprise appelée OFIL Systems, spécialisée dans les caméras Corona. Beaucoup de ses modèles sont fabriqués pour être portés à la main ou emportés à bord d’un hélicoptère. Mais la société a également reconnu l'utilisation croissante des drones dans les inspections d'utilité et a produit deux modèles conçus pour les petites UAS : le DayCor micROM et le DayCor ROMpact.

Adam savait aussi qu'il y avait une entreprise en qui il avait confiance : Empire Drone, dirigée par les co-fondateurs Sean Falconer et John McGraw. Il les a contactés et leur a demandé s'ils pouvaient intégrer la caméra OFIL à 60 000 dollars sur un drone. Empire Drone n'a pas eu besoin d'être sollicité deux fois.

Mission acceptée

Il n'a pas fallu longtemps pour qu'un plan soit mis en place.

« Nous avons été contactés par Exelon pour trouver un moyen d'intégrer une de ces caméras OFIL à un drone, explique Falconer. (Elles) permettent essentiellement de regarder l'éclairage UV qui sort des lignes à haute tension. Lorsque ces coronas apparaissent, cela signifie qu'il y a des dommages (ou une possibilité de dommages). »

C'est ainsi qu'a commencé le processus. Tout d'abord, la M600 a été sélectionnée comme la meilleure plateforme. Pour Empire, c'était une évidence.

« Nous avions besoin d'un drone de transport lourd et la M600 est notre ‘Go-To’, dit Falconer. Elle est très bien pour transporter une lourde charge utile comme celle-ci. Nous la connaissons très bien et nous savions, sur la base de nos expériences précédentes, que nous serions capables d'y intégrer cette caméra.

Nous avons sélectionné la M600 Pro de par ses qualités supérieures. »

Exelon Empire M600 powered on

Mission Impossible

La caméra OFIL est en fait fabriquée pour une intégration relativement transparente. Mais les choses n'ont pas été aussi simples lorsque l'équipe de Empire a connecté la caméra à la nacelle Gremsy T3 V2, a équilibré le fonctionnement pour un CoG optimal, intégré la connexion à la M600 et ont lancé la mission. 

Il ne s'est rien passé. 

« Il s'est avéré que la nacelle que nous avions était grillée, dit Falconer. Nous l'avons remplacée et elle s'est mise à fonctionner. Il a juste fallu quelques tests et erreurs et de la patience. »

Une fois que le système en marche, le duo a commencé à faire des tests. Rapidement, ils capturaient des coronas sur les structures lors de leurs missions de vol. Il n'y avait pas de téléchargement de données ou de calculs : Vous pouviez voir immédiatement où se trouvaient les zones sensibles. 

« Quand nous avons été sollicités la première fois pour nous pencher sur la question, c’était complètement nouveau pour moi et j'étais franchement étonné que l'on puisse monter cela sur un drone, se souvient McGraw. Il y a un avenir très prometteur quand il s'agit de monter ces charges utiles hautement spécialisées sur des drones. »

Exelon Empire M600 on desk 2

Mission accomplie

Une fois les tests terminés, McGraw a livré le combo M600 Pro/DayCor à Exelon. Il a mis la M600 en marche et a montré à l'équipe d'Exelon ce que ce nouvel outil pouvait faire.

« La M600 est une plateforme très stable avec la nacelle que nous avons installé dessus, explique Adam Matteson d'Exelon. La caméra corona offrait de très bonnes images, très claires. Nous avons pu zoomer, et localiser des zones. »

De fait, Exelon possède sa propre société, Clearsight, qui exploite les drones pour l'inspection. Elle a créé cette division après avoir déterminé que l'externalisation était une option beaucoup plus coûteuse et peu pratique que la mise en place d'une équipe en interne.

Mais Exelon savait aussi qu'elle avait besoin de l'expertise d'Empire pour intégrer un système qui était probablement le premier de ce type en Amérique du Nord.

C'est l'un des premiers modèles de OFIL à utiliser une M600 Pro, dans l'industrie jusqu'à présent, et dans n'importe quel secteur », explique Matteson.

 

Perfection ? Presque…

Le système était-il absolument parfait ? Non. Selon Matteson, il faut suivre une séquence particulière lors de la mise sous tension du système. Si cela n'est pas fait correctement, dit-il, la caméra ne transmettra pas au moniteur au sol ou à l'écran tactile. 

« Il ne s'agit pas seulement d'allumer le drone, dit-il. Il y a toute une séquence de mise en marche qui pourrait, à mon avis, être simplifiée. »

Mais, souligne-t-il, tout cela est nouveau. Et le problème pourrait probablement être résolu avec une correction du micrologiciel en cours de route (ou une procédure de fonctionnement standard claire pour que le protocole de mise en marche devienne routinier). Pour l'instant, il est heureux de disposer d'un système de surveillance à alerte précoce qui signale les problèmes potentiels bien avant qu'ils ne deviennent problématiques.

Exelon Empire M600 line inspection

En fait, les données provenant de ces coronas permettent à Exelon de planifier à l'avance afin que la maintenance puisse avoir lieu lors des arrêts programmés. Le délai d'exécution fourni par les données de décharge des coronas peut être si important que Matteson affirme que les budgets de maintenance peuvent être alignés et approuvés avant que les travaux ne soient effectués.

Et qu’en est-il des partenaires d'Exelon dans ce projet ?

« Les partenaires chez Empire sont très réactifs et il est très agréable de travailler avec eux, explique Matteson. Ils ne nous ont pas donné le drone avant d'être absolument satisfaits. Je les recommande vivement. »

John and Sean Empire Drone2
John McGraw et Sean Falconer d'Empire Drone

Leçons retenues

Pour Empire Drone, c'était un projet à la fois important et satisfaisant. Mais il a aussi eu ses obstacles, notamment le dépannage de cette nacelle défectueuse.

« Le plus grand obstacle était l'intégration des différents systèmes, dit Falconer. Parfois, la documentation est insuffisante et il faut se débrouiller tout seul. Nous avions tout arrangé - et rien ne fonctionnait. Je dirais donc que c'était l'un des plus grands défis. »

Mais c'était aussi une leçon. Les drones sont un domaine de la technologie qui semble en évolution constante. Avec des capteurs comme la caméra DayCor, l'équipe de Empire ne peut qu'imaginer la suite.

« J'ai commencé avant de prendre ma retraite comme pompier de carrière, dit McGraw, et les caméras avaient une résolution de deux et trois mégapixels... De là où nous étions il y a quatre ou cinq ans, nous avons vraiment fait beaucoup de chemin, et la technologie ne fait qu'avancer. »

Tout comme Empire Drone.

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Tags: Énergie

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