Inspekcje farm fotowoltaicznych dronami DJI Mavic 3 Thermal i Matrice 4 Thermal – porównanie

Inspekcje termowizyjne farm fotowoltaicznych stają się dziś jednym z kluczowych zastosowań dronów przemysłowych. Pozwalają szybko wykrywać anomalie – od przegrzewających się ogniw i uszkodzonych bypassów, po problemy z całymi stringami – bez konieczności ręcznej kontroli każdego modułu. Na rynku szczególnie wyróżniają się dwa modele DJI: starszy Mavic 3 Thermal (M3T) oraz najnowszy Matrice 4 Thermal (M4T). 

Porównania obu modeli podjęła się firma KP DRONE, która zajmuje się wykonywaniem inspekcji termowizyjnych na farmach fotowoltaicznych. W tym artykule przedstawiamy szczegółowe porównanie obu modeli, bazując na testach przeprowadzonych podczas badań na instalacji fotowoltaicznej o mocy 1MW.

• Mavic 3T to składany quadkopter o wadze 920 g przedostatniej generacji od DJI. Cały zestaw (Dron + RC Pro Enterprise + Baterie) mieści się w niewielkiej walizce.
• Matrice 4T pozostaje mobilny, ale jest nieznacznie większy od swojego poprzednika. Zestaw z większymi akumulatorami i osprzętem pozwalającym na wielogodzinne loty również mieści się w walizce. 

Oba drony mają omnidirectional vision (wielokierunkowe czujniki wizyjne). M4T korzysta z nowszego pakietu z dodatkowym czujnikiem 3D IR na spodzie i wyższymi prędkościami, przy których nadal działa unikanie (do 21 m/s wg specyfikacji), co pomaga w długich, prostych przelotach nad rzędami paneli.

• M3T: transmisja DJI O3 Enterprise, do 8 km (CE), podgląd 1080p/30FPS.
• M4T: O4 Enterprise, do 12 km (CE), niższa latencja (~130 ms), szybszy downlink (do 20 MB/s), aż 8 anten w systemie 2T4R. W praktyce – stabilniejszy link przy „długich alejkach” PV i mniejsza podatność na zakłócenia.

• Mavic 3T – DJI RC Pro Enterprise: ekran 5,5" 1920×1080, 1000 nit, ok. 2,5 h pracy, kompaktowa forma, możliwość podpięcia HDMI, 64 GB pamięci wbudowanej. Bardzo mobilny, ale wyświetlacz znacznie mniejszy od M4T.

• Matrice 4 Thermal -  DJI RC Plus 2 Enterprise to już ekran 7,02" o rozdzielczości 1920×1200 i jasności 1400 nit. Wyróżnia się także systemem transmisji O4E. Dłuższa praca dzięki wewnętrznej baterii o pojemności 46,8 Wh + możliwość zamontowania dodatkowego akumulatora WB37, więcej anten i mocniejsza łączność. W praktyce to „stacja robocza” w rękach – lepsza czytelność w słońcu, wygoda przy planowaniu misji, zmianach ustawień czy analizie w czasie rzeczywistym.

• M3T: czas lotu to realnie około 25minut – pozwala to na zebranie danych z około 1,5 MW przy pierwszym locie oraz 2 MW przy kolejnych.
• M4T: czas lotu to realnie około 35minut – pozwala to na zebranie danych z około 2,5 MW przy pierwszym locie oraz 3 MW przy kolejnych.
• W PV zwykle latamy na małej wysokości i z wieloma przelotami – większa efektywność M4T wynika bardziej z lepszej identyfikacji celu (LRF, SR 1280×1024) niż z „surowych” minut w powietrzu.

Oba drony współpracują z aplikacjami DJI Pilot 2 i FlightHub, jednak to M4T ma więcej opcji możliwych do wykorzystania przez FlightHub, np. Virtual Cockpit.
M4T ma również wbudowany dalmierz laserowy(LRF), co usprawnia ewentualną geolokalizację defektów (łatwiejsze przypięcie adnotacji do konkretnego modułu/stringu) lub wyznaczanie granic terenu do wykonania nalotu, gdy takiego nie ma na mapach satelitarnych. 

Kolejną nowością w M4T jest możliwość wgrywania własnych modeli wykrywających usterki. W niedalekiej przyszłości dron samodzielnie będzie wskazywał je podczas lotu.

• M3T: foto R-JPEG (16-bit), wideo 640×512 @30 fps. 
• M4T: foto R-JPEG 1280×1024 (SR), wideo do 1280×1024 @30 fps (SR)

Uwaga: Matryca w dronie Matrice 4T jest taka sama jak w M3T czyli 640 × 512. Zapisywanie zdjęć w rozdzielczości 1280×1024 możliwe jest dzięki funkcji Super Resolution. Po sprawdzeniu wymiarów zdjęcia jest ono faktycznie odczytywane jako 1280x1024 jednak gdy chcemy przeanalizować zdjęcia w DJI Thermal Studio 3 jest ono rozczytywane już jako 640x512.

Oba drony mają różny obiektyw i odpowiednik ogniskowej – dla M3T jest to DFOV: 61° i ekwiwalent 40 mm, a dla M4T DFOV: 45°±0,3° i odpowiednik ogniskowej: 53 mm. Przekłada się to na maksymalną wysokość lotu dla GSD 3 cm odpowiednio 22 m dla M3T oraz 29 m dla M4T. Jednak czas lotu potrzebny do zebrania danych jest niemal identyczny. Warto zwrócić uwagę na mniejsze zniekształcenia paneli oraz czytelniejszy, bardziej kontrastowy obraz w miejscu z hot-spotem w M4T.

Oba modele zostały przetestowane na farmie fotowoltaicznej o mocy 1 MW. Ustawiono taki sam procent pokrywania się zdjęć oraz oczekiwany piksel na 3 cm. 

Różnice widoczne są już podczas przygotowania sprzętu do lotu. Matrice 4 Thermal uruchamia się znacznie szybciej niż M3T – dron błyskawicznie łapie połączenie z satelitami i jest gotowy do lotu niemal po minucie od włączenia.

Pomimo, że Matrice 4 Thermal latał o 7 metrów wyżej, to nalot trwał o minutę dłużej (czas zmierzono od momentu wykonania pierwszego do ostatniego zdjęcia), aby zebrać dane z całej farmy. Warto zwrócić uwagę na bardzo duże różnice w liczbie zbieranych zdjęć oraz ich końcowej wadze. Jest to zasługa dużo lżejszych plików ze zdjęciami RGB w modelu (ok. 3 MB w M4T vs 9 MB w M3T).
Mavic 3 Thermal – plusy

• Najwyższa mobilność i czas gotowości „z plecaka”; prosta obsługa.
• Wystarczająca termika 640×512 i zoom hybrydowy do inspekcji pre-scan.
• Niższy koszt wejścia.

Mavic 3 Thermal – minusy

• Krótszy zasięg/odporność łącza (O3E vs O4E).
• Mniejszy, ciemniejszy ekran kontrolera w pełnym słońcu.
• Brak LRF i SuperResolution – mniej możliwości wsparcia przy planowaniu misji i analizie zdjęć w postprodukcji.
• Brak zintegrowanego RTK – do dokupienia osobno.

Matrice 4 Thermal – plusy

• Super Resolution 1280×1024 w termice (foto i wideo) – łatwiej wychwycić drobne anomalie z większej wysokości.
• Duży, jasny RC Plus 2 z opcją hot-swap (WB37).
• Pełna integracja z FlightHub.
• Laser Rangefinder – szybka identyfikacja konkretnego modułu, możliwość wytyczania granic działki.
• Łacze O4 Enterprise – stabilniejszy obraz i mniejsza latencja (ok. 130 ms).
• Szybkość uruchamiania – zarówno samego drona jak i połączenia z RTK. 

Matrice 4 Thermal – minusy

• Wyższa cena zakupu i akcesoriów.
• Dostępna rozdzielczość zdjęć 1280x1024 nie przekłada się skrócenie czasu lotu.

Porównanie Mavic 3 Thermal i Matrice 4 Thermal pokazuje wyraźnie, jak w ciągu zaledwie kilku lat zmieniły się możliwości dronów do inspekcji fotowoltaiki. Starszy M3T wciąż pozostaje solidnym, mobilnym rozwiązaniem – idealnym dla mniejszych firm, szybkich przeglądów czy sytuacji, gdy liczy się łatwy transport i prostota obsługi.

Nowy M4T to jednak wyraźny krok naprzód: wyższa rozdzielczość termowizji (Super Resolution 1280×1024), dalmierz laserowy, a także wydajniejszy system łączności O4E i ergonomiczny kontroler RC Plus 2 sprawiają, że inspekcje są dokładniejsze, szybsze i lepiej udokumentowane. Różnice szczególnie mocno odczuwalne są na dużych farmach, gdzie liczy się stabilność transmisji, pewna identyfikacja konkretnego panelu i komfort pracy w ostrym słońcu.

Wybór między tymi modelami sprowadza się więc do skali działalności i oczekiwań co do jakości danych:

• M3T – mobilność i ekonomia, wystarczające w większości standardowych inspekcji.
• M4T – maksymalna precyzja i funkcjonalność w profesjonalnych audytach dużych instalacji PV.

Ostatecznie oba drony doskonale spełniają swoją rolę, ale to Matrice 4 Thermal wyznacza dziś nowy standard dla termowizyjnych inspekcji przemysłowych.

Przykładowe zdjęcia z tych samych fragmentów farmy dla obu dronów:

Przykładowe zdjęcie RGB Mavic 3 Thermal (CROP x2, 22m AGL)

Przykładowe zdjęcie RGB Matrice 4 Thermal (CROP x2, 29m AGL)

Autor: Konrad Czarnecki