Cykliczne kontrole magazynów paliw stałych stają się prostsze, szybsze i bezpieczniejsze dzięki dronom DJI Enterprise. Dowiedz się, jak zaawansowane technologie i precyzyjne oprogramowanie pozwalają skutecznie monitorować hałdy węgla, zapewniając dokładność pomiarów objętościowych i bezpieczeństwo zespołów pomiarowych.

Krótko o pomiarach objętościowych

Cykliczne pomiary magazynów z paliwem stałym (np. węgiel) należą do prac, które cechują się sporym ryzykiem i wymagają dużej dokładności. Typowe obiekty pomiarowe przybierają różne kształty i rozmiary, w zależności od placów, na których się znajdują, oraz sposobu fałdowania. Niektóre hałdy mają nawet do 30 m wysokości.

Pomiary magazynów z paliwem stałym możemy podzielić na dwa rodzaje:

• Pomiary gęstości.
• Pomiary objętości (wolumetryczne).

RYS. 1 – model 3D z pierwszego terminu.

Wymagania i wyzwania

Mimo rozwoju technologii (robotyczne tachimetry i odbiorniki satelitarne) typowy zespół pomiarowy składa się z co najmniej dwóch osób, które dodatkowo muszą mieć odpowiednie uprawnienia energetyczne. Istnieje również wymóg koordynacji prac z Dyżurnym Inżynierem Ruchu (DIR) lub koordynatorem placów węglowych.

RYS. 2 – model 3D z drugiego terminu.

Z uwagi na duży ruch różnego rodzaju maszyn i sprzętu ciężkiego taki pomiar objętościowy powinien być wykonany możliwie jak najdokładniej i najszybciej. Należy też sprawnie identyfikować i korygować ewentualne problemy na monitorowanych magazynach, a także dbać o bezpieczeństwo pracowników i zgodność z przepisami.

Prace terenowe z dronami DJI Enterprise

Przy pomiarach objętościowych najważniejszą kwestią jest czas pomiaru – niezależnie od charakteru magazynu paliw stałych. W tego typu zadaniach rewelacyjnie sprawdza się technologia dronowa DJI, a zwłaszcza urządzenia z serii Enterprise, takie jak DJI Mavic 3 Enterprise.

Niezbędne narzędzia i sprzęt – DJI Mavic 3 Enterprise i nie tylko

W przypadku prac pomiarowych, a zwłaszcza takich, które mają być cykliczne i powtarzalne, bardzo ważnym elementem wyposażenia jest geodezyjny odbiornik satelitarny. Pozwala on przede wszystkim na założenie osnowy fotogrametrycznej, która będzie bazą do prawidłowego i wiarygodnego pomiaru objętości magazynu.

Przejście całego placu magazynowego jest również swoistym rekonesansem terenu. Pozwala pilotowi dokładnie sprawdzić cały obszar i znaleźć wszystkie potencjalne zagrożenia. Może też pomóc w weryfikacji planu misji.

Kolejnym niezwykle istotnym narzędziem są drony klasy Enterprise. W zależności od założeń projektu można wykorzystywać model DJI Mavic 3 Enterprise lub konfiguracje takie jak DJI Matrice 350 z kamerą Zenmuse P1, które idealnie nadają się do największych i najdokładniejszych opracowań.

W opisywanym tutaj przypadku zdecydowano się na zastosowanie drona DJI Mavic 3 Enterprise. Wybór tej małej jednostki nie był przypadkowy. Przede wszystkim pozwala ona na szybkie i łatwe przemieszczanie się po placu magazynowym. Lista wszystkich wykorzystanych urządzeń i narzędzi przedstawia się następująco:

• Dron DJI Mavic 3 Enterprise.
• Stacja D-RTK 2.
• Odbiornik Alfa-Geo L2.
• Oprogramowanie DJI FlightHub 2 / DJI Terra / 3D Survey / Cloud Compare.

Planowanie lotu – dwie możliwości

Proces projektowania zadań może odbywać się na dwóch płaszczyznach. Pierwszą z nich jest aplikacja przeznaczona dla tego typu sprzętów, dostępna w kontrolerze RC. Pilot może przygotować się wcześniej do wykonywanej misji lub stworzyć ją w terenie. Drugą możliwością jest zaplanowanie pracy przez koordynatora lotów na poziomie platformy DJI FlightHub 2.

RYS. 3 – przykładowy plan misji wykonanej w DJI FlightHub 2. 

Wykorzystując to drugie rozwiązanie, możemy jako koordynator lotów zaplanować misję dla pilotów, którzy nam podlegają, oraz sprawdzać postępy prac. Każdy operator ma również możliwość dopasowania lub modyfikacji zadań w zależności od zastanych warunków lub potrzeb.

RYS. 4 – przykładowy plan misji wykonanej w DJI FlightHub 2. 

Nalot w trybie Smart Oblique – dlaczego warto?

Niezwykle ważnym etapem planowania lotów jest wybór misji. Gdy wykonujemy operacje nad placami magazynowymi, zależy nam przede wszystkim na jak największej rozdzielczości pozyskanych danych. Warto przy tym pamiętać, że latanie w niewielkiej odległości od podłoża może wiązać się nie tylko z ryzykiem kolizji z obiektami naziemnymi, ale też z występowaniem miejsc, gdzie będzie nam brakować informacji. Dotyczy to przede wszystkim bardzo wysokich hałd, których wysokość przekracza 40% wysokości lotu. W takich przypadkach zdjęcia będą miały niewystarczające pokrycie, co w efekcie będzie skutkować brakiem danych na szczytach takich obiektów.

RYS. 5 – zrzut ekranu z przykładowej checklisty przed startem misji – czas lotu poniżej 12 minut.

Niestety, w trakcie przeprowadzania misji nie zawsze mamy świadomość o popełnieniu tego błędu. Uwidacznia się on dopiero na etapie opracowania danych. Możemy go uniknąć poprzez wykonanie nalotu w trybie Smart Oblique, który pozwala na zebranie większej ilości informacji w trakcie dwóch przelotów. Kamera rejestruje wtedy zarówno zdjęcia nadirowe (jest skierowana centralnie w dół), jak i ukośne, z przedniego i tylnego wychylenia. W czasie misji dron wykonuje również lot po tak zwanej podwójnej ścieżce (przecinanie się pod kątem 90 stopni).

RYS. 6 – zrzut ekranu z kontrolera RC z planem misji. Ścieżka, po której porusza się Mavic 3E, uwzględnia rzeźbę terenu. 

Wykorzystanie tego trybu wiąże się z tym, że dostaniemy dużo więcej zdjęć niż w przypadku wykonywania lotu wyłącznie nadirowego. Niemniej jednak pozyskanie pełnych danych terenowych, które możemy wykasować na etapie kontroli materiału naziemnego, jest dla nas ważniejsze niż zaoszczędzenie kilku minut. Warto też zaznaczyć, że klasyczny pomiar hałdy metodą tachimetryczną lub metodami satelitarnymi trwa znacznie dłużej niż przelot dronem, nawet z wykorzystaniem technologii Smart Oblique.

RYS. 7 – zrzut ekranu z kontrolera RC dla pierwszego etapu nalotu fotogrametrycznego.

W naszym przypadku, co można zauważyć na ekranie checklisty przed misją, całkowity czas pozyskania danych dla całego terenu jest krótszy niż przysłowiowy kwadrans.

RYS. 8 – zrzut ekranu z kontrolera RC dla drugiego etapu nalotu fotogrametrycznego.

Warto też zauważyć, że planowanie misji oraz pozyskiwanie pełnego materiału w terenie staje się tak proste, jak naciśnięcie przycisku na kontrolerze RC. Takie działanie pozwala na dużą oszczędność czasu oraz zwiększa ogólną wydajność i zarządzanie danymi.

RYS. 9 – zrzut ekranu z kontrolera RC – automatyczny powrót do punktu startu (RTH) po zakończeniu misji.

Po pełnym wykonaniu misji nasz dron automatycznie wróci na miejsce startu. Wtedy będziemy mogli spokojnie skontrolować jakość pozyskanego materiału, a następnie podjąć decyzję, czy opuszczamy teren, czy modyfikujemy nalot i przeprowadzamy go ponownie.

Tworzenie modelu 3D i analiza danych w DJI Terra i CloudCompare

Przetwarzanie danych do postaci mapy o wysokiej rozdzielczości oraz szczegółowego modelu 3D w DJI Terra jest banalnie proste. Wystarczy przesłać zebrane informacje (z drona i osnowy), a następnie kliknąć “rozpocznij modelowanie”. 

RYS. 10 – zrzut ekranu gotowego modelu w programie DJI Terra – nalot z 05.2024.

RYS. 11 – zrzut ekranu gotowego modelu w programie DJI Terra – nalot z 11.2024.

Na tym etapie możemy podjąć decyzję, czy traktujemy efekt naszej pracy jako pojedynczy pomiar i wystarczy nam tylko względna objętość terenu, czy będziemy wykorzystywali opracowany materiał do szczegółowej analizy.

RYS. 12 – wizualizacja składowiska z pierwszego terminu.

RYS. 13 – wizualizacja składowiska z drugiego terminu.

W pierwszym przypadku możemy automatycznie przesłać dane do aplikacji, nie przejmując się naszą osnową fotogrametryczną. Oprogramowanie wykona za nas wszelkie skomplikowane obliczenia i otrzymamy gotowy model 3D naszego składowiska.

Jeśli natomiast interesuje nas dokładna objętość oraz zmiany, jakie zaszły w czasie między poszczególnymi nalotami, obowiązkowo musimy wykorzystać założoną przez nas osnowę fotogrametryczną.

RYS. 14 – wizualizacja składowiska z pierwszego terminu.

RYS. 15 – wizualizacja składowiska z drugiego terminu.

Takie działania pozwolą nam przede wszystkim na szczegółowe porównanie dwóch fotorealistycznych modeli 3D danego składowiska. Zmiany wykryte w wyniku tej analizy zostaną zwizualizowane w postaci przestrzennej konstrukcji – miejsca, w których materiału ubyło, będą oznaczone kolorem niebieskim, a te, w których materiału przybyło, będą zaznaczone na czerwono.

RYS. 16 – detekcja zmian pomiędzy dwoma terminami nalotów – wizualizacja największych ubytków hałdowanego materiału.

RYS. 17 – detekcja zmian pomiędzy dwoma terminami nalotów – wizualizacja największych przybytków hałdowanego materiału.

RYS. 18 – detekcja zmian pomiędzy dwoma terminami nalotów – wizualizacja wszelkich zmian pomiędzy modelami 3D większych niż 20 cm.

Dodatkowe możliwości narzędzi do analizy 3D

Narzędzia do analizy 3D umożliwiają nie tylko mierzenie objętości. Za ich pomocą możemy również przeprowadzać pomiary odległościowe i powierzchniowe, a także obliczenia spadków i profili poprzecznych podłużnych hałd magazynowych.

Nieocenione jest też narzędzie pozwalające na dodawanie adnotacji i komentarzy. Dzięki niemu można tworzyć dostosowane raporty składające się z pomiarów, znaczników, obliczeń objętości i powierzchni, a także notatek lub inspekcji wykonanych w terenie. Takie działania umożliwiają lepszą współpracę między zespołem pomiarowym a zamawiającym.

Wykorzystanie scentralizowanej platformy do przechowywania i udostępniania danych przestrzennych przynosi wiele korzyści, w tym niezwykłą precyzję i usprawnienie pracy zespołowej. To wyraźnie odzwierciedla się w jakości i wydajności działań.

Zespoły pomiarowe oraz przedstawiciele placów magazynowych mogą przeglądać i analizować informacje niezależnie od swojej lokalizacji, a do tego zyskują pewność, że wszyscy mają dostęp do aktualnych pomiarów.

Ponadto możliwość zostawiania komentarzy bezpośrednio na obrazach i modelach przez współpracujących członków zespołu jest bardzo przydatna, gdy chcemy wyznaczyć obszary szczególnego zainteresowania. Pozwala też na jasną i skuteczną komunikację. 

RYS 19 – termin I – pomiar objętości.

RYS 20 – termin II – pomiar objętości.

RYS 21 – różnica pomiędzy terminami.

Wykorzystanie dronów DJI Enterprise i oprogramowania DJI Terra to krok w stronę nowoczesnych i efektywnych pomiarów objętości magazynów paliw stałych. Dzięki tej technologii proces staje się nie tylko szybszy i dokładniejszy, ale też bezpieczniejszy dla zespołów pomiarowych. Optymalizacja procedur i cyfrowa dokumentacja pozwalają na lepsze zarządzanie danymi oraz sprawną współpracę wszystkich zaangażowanych.

Opracowanie: DRON PARTNER Michał Barankiewicz

Redakcja: INNPRO