Spolupráce FEL ČVUT, E.ON a EG.D posouvá inspekci elektrických sítí do éry autonomních dronů

Tags: ČVUT | Drony | E.ON | EG.D | Elektrické vedení | FEL | HIVE | Inspekce

Tým ro­bo­ti­ků z Fa­kul­ty elek­tro­tech­nic­ké ČVUT spo­leč­ně s E.​ON Group In­no­vati­on a dis­tri­buč­ní spo­leč­nos­ti EG.D úspěš­ně otes­to­val tech­no­lo­gii HIVE pro au­to­nomní in­spek­ce elek­tric­ké­ho ve­de­ní po­mo­cí ko­o­pe­ru­jí­cích dronů. Při de­mon­strač­ním testu u Horní Ce­rekve tým pro­ve­dl kom­plet­ní in­spek­ci při­bliž­ně pět až šest ki­lo­me­t­rů dlou­hé­ho úseku ve­de­ní se sto­pro­cent­ní úspěš­nos­tí a pro­ká­zal až o 150 % vyšší efek­ti­vi­tu opro­ti tra­dič­ní­mu pro­vo­zu se sa­mo­stat­ný­mi drony.

Ře­še­ní v re­ál­ném te­ré­nu zvlá­dá lety BVLOS (Bey­ond Vi­su­al Line of Sight), au­to­ma­tic­ké 3D ske­no­vá­ní Li­da­rem, de­tek­ci klí­čo­vých prvků in­frastruk­tu­ry a plá­no­vá­ní mul­ti­ro­bo­tic­kých misí.

Bezpečnější práce, jednotná data i nižší uhlíková stopa

Od při­bliž­ných GPS poloh sto­žá­rů si drony sa­mo­stat­ně zma­pu­jí pro­stře­dí Li­da­rem, roz­po­zna­jí izo­lá­to­ry a ge­o­me­t­rii sto­žá­ru vy­so­ké­ho na­pě­tí a au­to­ma­tic­ky na­plá­nu­jí místa sním­ko­vá­ní i celou misi pro více dronů. Vý­sled­kem je rych­lej­ší, bez­peč­něj­ší a šká­lo­va­tel­ná in­spek­ce. Tech­no­lo­gie tak sni­žu­je ri­zi­ka pro pra­cov­ní­ky v te­ré­nu, kteří ve stá­va­jí­cích in­spek­cích musí lézt na sto­žá­ry. Pod­stat­ně se tak zkra­cu­je čas po­třeb­ný k pro­vě­ře­ní dlou­hých úseků sítě a dis­tri­bu­tor ener­gie zís­ká­vá jed­not­ná data vhod­ná pro pre­dik­tiv­ní údrž­bu, která po­má­há před­chá­zet vý­pad­kům. Pří­no­sem je i nižší uh­lí­ko­vá stopa – od­pa­dá po­u­ží­vá­ní vr­tu­l­ní­ků a ubývá pře­jez­dů.

Od výzkumu k reálnému nasazení, AI pomáhá

HIVE před­sta­vu­je kva­li­ta­tiv­ní posun opro­ti dří­věj­ším aka­de­mic­kým ex­pe­ri­men­tům (např. v rámci ev­rop­ské­ho pro­jek­tu Ae­rial-Core) smě­rem k prak­tic­ké­mu na­sa­ze­ní. Sys­tém byl na­vr­žen tak, aby po on-site 3D ske­no­vá­ní au­to­ma­tic­ky vy­hod­no­til, co a odkud je třeba sní­mat – ty­pic­ky izo­lá­to­ry ze dvou úhlů, patku sto­žá­ru a ko­ri­dor podél ve­de­ní. Ná­sled­ně na­plá­nu­je in­spek­ci pro dva a více dronů a v prů­bě­hu letu do­ve­de plán upra­vo­vat podle si­tu­a­ce. Dů­le­ži­tá je i kom­pa­ti­bi­li­ta: plá­no­vač MRS při­pra­ví mise jak pro vý­zkum­né drony vy­ba­ve­né Li­da­rem a ka­me­ra­mi, které umějí pro­stře­dí zma­po­vat, tak pro ko­merč­ní drony pro­vo­zo­va­te­lů, jež sní­ma­jí podle pře­dem při­pra­ve­né mapy. E.​ON vy­vi­nul ope­rá­tor­skou apli­ka­ci, která umožňuje sou­čas­né ří­ze­ní více dronů a hro­mad­né na­hrá­ní při­pra­ve­né mise – jeden ope­rá­tor tak do­hlí­ží na celou flo­ti­lu.

Nej­ná­roč­něj­ší byla in­te­gra­ce – pro­po­jit ske­no­vá­ní, zpra­co­vá­ní mra­čen bodů z Li­da­ru, de­tek­ci a bez­peč­né plá­no­vá­ní tak, aby sys­tém byl ro­bust­ní a bez­ko­liz­ní i v re­ál­ných pod­mín­kách. V rámci testů star­to­va­ly a při­stá­va­ly drony z ně­ko­li­ka míst; ty­pic­ká doba letu či­ni­la zhru­ba 30 minut na ba­te­rii a podle pro­fi­lu mise bylo možné jed­ním letem po­krýt při­bliž­ně dvou­ki­lo­me­t­ro­vý úsek. Sním­ky se po­ří­ze­ním oka­mži­tě ode­sí­la­ly na ser­ver k dal­ší­mu zpra­co­vá­ní. Po­má­há při­tom i umělá in­te­li­gen­ce, která se uplatňuje pře­de­vším při po­ro­zu­mě­ní datům z Li­da­ru – v de­tek­ci a ori­en­ta­ci sto­žá­ru a lo­ka­li­za­ci izo­lá­to­rů – a na­va­zu­je na ni i au­to­ma­tic­ké plá­no­vá­ní misí; na úrov­ni roz­po­zná­vá­ní závad na sním­cích pak pro­jekt po­čí­tá s na­po­je­ním na pro­voz­ní ná­stro­je part­ne­rů.

Nové příležitosti pro energetiku i průmysl

E.​ON a EG.D nyní vy­hod­no­cu­jí další roz­voj ře­še­ní smě­rem k pro­duk­to­vé­mu na­sa­ze­ní, a to nejen pro dál­ko­vé ve­de­ní, ale také pro roz­vod­ny a další typy kri­tic­ké in­frastruk­tu­ry. Tech­no­lo­gie HIVE je kon­ci­po­vá­na tak, aby bylo možné ji šká­lo­vat od pi­lot­ních pro­jek­tů až po ev­rop­ské po­kry­tí roz­sáh­lých sítí. Cílem je po­mo­ci zlep­šit způ­sob, jakým EG.D udr­žu­je svou elek­tric­kou síť. Její údrž­ba je ne­zbyt­ná pro spo­leh­li­vost a bez­peč­nost. In­frastruk­tu­ra EG.D se roz­pro­stí­rá v délce ti­sí­ců ki­lo­me­t­rů na ven­ko­vě i ve měs­tech. Proto se pro­vá­dí in­spek­ce, aby byly za­jiš­tě­ny sta­bil­ní a bez­peč­né do­dáv­ky elek­tric­ké ener­gie zá­kaz­ní­kům. Aby se pře­de­šlo třeba růz­ným vý­pad­kům či blac­kou­tu, pro­vá­dí pra­cov­ní­ci EG.D in­spek­ce. A to buď pěšky, kdy pouze vi­zu­ál­ně kon­t­ro­lu­jí nad­zem­ní ve­de­ní, zda je vše v po­řád­ku a zda ne­vy­ka­zu­je znám­ky opo­tře­be­ní či po­ško­ze­ní. Anebo le­zec­ky, kdy tech­ni­ci každé čtyři roky špl­ha­jí na sto­žár a kon­t­ro­lu­jí jed­not­li­vé kom­po­nen­ty sto­žá­ru a ve­de­ní.

Drony v EG.D mohou po­mo­ci kon­t­ro­lo­vat izo­lá­to­ry ve vy­so­kém roz­li­še­ní a také to může být efek­tiv­něj­ší než sou­čas­né in­spek­ce. Je­jich vý­ho­dou je hlav­ně bez­peč­nost, ovšem také to, že jsou efek­tiv­ní a po­sky­tu­jí struk­tu­ro­va­ná data. Díky vy­spě­lým sen­zo­rům a al­go­ritmům do­ká­žou drony au­to­ma­tic­ky de­te­ko­vat izo­lá­to­ry a další klí­čo­vé kom­po­nen­ty na ve­de­ní. Vy­u­ži­tí dvou dronů ří­ze­ných jed­ním pi­lo­tem je ve světě uni­kát­ní a při­ná­ší vý­raz­né zvý­še­ní efek­ti­vi­ty in­spekč­ních čin­nos­tí. Vý­sled­kem je až dvoj­ná­sob­ný objem kon­t­ro­ly na jed­no­ho ope­rá­to­ra dronu a díky tomu po­ten­ci­ál­ní sní­že­ní cel­ko­vých pro­voz­ních ná­kla­dů.

Bez­pi­lot­ní le­tou­ny však ne­ma­jí na­hra­dit lid­skou práci. Mohou po­mo­ci v si­tu­a­cích, kdy je ob­tíž­né se­hnat pra­cov­ní sílu, ale nejsou za­mýš­le­ny jako ná­hra­da za lid­ské za­měst­nan­ce. Po­krok v tech­no­lo­gii dronů je znač­ný, ale je­jich úče­lem je pře­de­vším zvý­šit efek­ti­vi­tu a usnad­nit práci.

Podle ve­dou­cí­ho sku­pi­ny MRS doc. Mar­ti­na Sasky se za­po­je­ní mul­ti­ro­bo­tic­kých sys­té­mů při in­spek­ci elek­tric­ké­ho ve­de­ní osvěd­či­lo a navíc má velký po­ten­ci­ál při roz­vo­ji dal­ších slu­žeb i v ji­ných od­vět­vích. Na­bí­zí se vy­u­ži­tí dronů mimo jiné v ze­mě­děl­ství, kdy bude možné ske­no­vat pole podél ve­de­ní, anebo pro­vá­dět in­spek­ce fo­to­vol­taic­kých elek­trá­ren. E.​ON se ob­rá­til na spi­nout ČVUT, spo­leč­nost Fly­4­Fu­tu­re s po­ptáv­kou na vývoj ro­bo­tic­ké­ho sys­té­mu, který by tyto úkoly zvlá­dl. Vývoj pro­duk­tu je v po­sled­ní fázi a v pří­pa­dě úspěš­né­ho ově­ře­ní tech­no­lo­gie se před­po­klá­dá její na­sa­ze­ní zatím v Ně­mec­ku a ná­sled­ně i v dal­ších ev­rop­ských ze­mích.

Bu­douc­nost in­spek­cí li­ni­o­vých sta­veb je au­to­nomní a plat­for­ma HIVE při­bli­žu­je na­pl­ně­ní této vize. Spo­lu­prá­ce se spo­leč­nos­tí EG.D a vý­zkum­nou sku­pi­nou MRS na re­a­li­za­ci těch­to bez­pre­ce­dent­ních testů v Ev­ro­pě byla stej­ně ná­roč­ná jako obo­ha­cu­jí­cí. Tento úspěch je vý­sled­kem spo­leč­né vášně pro po­sou­vá­ní hra­nic dro­no­vých tech­no­lo­gií a ino­va­cí.

Studenti u výzkumu, který míří do praxe

Do pro­jek­tu se za­po­ji­li i stu­den­ti FEL ČVUT magis­ter­ské­ho a dok­tor­ské­ho stu­dia. De­tek­tor sto­žá­rů v da­tech z Li­da­ru vzni­kl během krát­ké stu­dent­ské stáže a v praxi se uká­zal přes­něj­ší než ná­stroj pů­vod­ně po­u­ží­va­ný pro pří­pra­vu misí ko­merč­ních dronů. „Je skvě­lé, když se vý­zkum ne­od­klá­dá do šuplí­ku, ale míří do praxe. Právě ta­ko­vé pro­jek­ty uka­zu­jí, kde jsou li­mi­ty a co má re­ál­ný dopad.

Na pro­jek­tu spo­lu­pra­co­va­ly tři sub­jek­ty s jasně vy­me­ze­ný­mi ro­le­mi. Sku­pi­na MRS z FEL ČVUT nesla od­po­věd­nost za au­to­nomní al­go­ritmy, in­te­gra­ci sys­té­mu a te­rén­ní ově­ře­ní včet­ně BVLOS pro­vo­zu. E.​ON Group In­no­vati­on byl ob­jed­na­te­lem smluv­ní­ho vý­zku­mu a vy­ví­jel ope­rá­tor­skou apli­ka­ci pro ří­ze­ní více dronů a in­te­gra­ci do pro­vo­zu. EG.D jako pro­vo­zo­va­tel dis­tri­buč­ní sítě v části České re­pub­li­ky po­sky­tl zku­še­né ope­rá­to­ry dronů, od­bor­né po­ža­dav­ky, tes­to­va­cí úseky a pro­voz­ní va­li­da­ci.