Využitie bezpilotných vzdušných systémov (UAS – Unmanned aircraft systems), známych ako drony, sa v priemyselných aplikáciách doteraz najčastejšie spájalo s vizuálnymi a termografickými kontrolami či inventúrnymi aplikáciami. Avšak potenciálni zákazníci stále nedokázali naplno oceniť prínosy tejto perspektívnej technológie a aj preto je ich nasadenie v priemysle zatiaľ viac raritou ako realitou.

Ak sa aj diskutuje o drone, tak skôr v tom zmysle, že si firma chce zakúpiť vlastný dron na realizáciu vizuálnej kontroly, aby nemusela čakať na dodávateľa týchto služieb, príp. aby nemusela zabezpečovať takúto službu cez výberové konanie či obstarávanie. Ak ide o dosť špecifické požiadavky, ako je napr. kontrola horákov na rafinérskych alebo chemických kolónach či kontrola vysokého komína, vtedy je dobré zvážiť objednanie takejto služby u profesionálov, ktorí poskytnú nielen samotný dron, ale k tomu aj potrebné technológie snímania, letové know-how a pod.

Zbaviť sa zaužívaných postupov, staviť na moderné technológie

Výhodou využitia dronov je možnosť snímať scénu z určitej výšky, nie zo zeme. Pri vykonávaní rozsiahlejších opráv obzvlášť pri zložitejších či rozmerovo väčších technológiách či stavbách je zvykom, že najprv sa postaví lešenie, spraví sa vizuálna kontrola a následne sa realizuje oprava. Vďaka dronom môžeme podrobnejšiu kontrolu spraviť už v plánovacej fáze a tým spraviť presnejšiu prípravu opravy, ako aj skrátiť samotnú opravu. Takýto prístup môže priniesť nielen finančné úspory, ale aj zvýšiť bezpečnosť na pracovisku, napr. skrátením času, počas ktorého bude obmedzený pohyb kvôli lešeniu.

„Takúto aplikáciu sme robili napr. pre podnik Duslo, a. s., Šaľa, ktorý má povinnosť pravidelne kontrolovať stav svojho komína patriaceho k najvyšším na Slovensku. Naša práca bola súčasťou plánovania opravy. V spolupráci s horolezcami, ktorí na komíne vizuálne označili nedostatky, sme následne s dronom celý komín zosnímali a vytvorili plošnú mapu komína. Výsledkom bola mapa a výkaz výmer, ktorý spoločnosť použila v rámci výberového konania na opravu komína,“ hovorí Michal Ševera, výkonný riaditeľ spoločnosti UAVONIC, s. r. o., ktorá poskytuje odborné služby založené na technológii bezpilotných lietajúcich zariadení. „Pracovníci z priemyselných podnikov, ktorí majú opravy a údržbu vo svojej kompetencii, často ešte uprednostnia historicky zaužívaný postup pred modernými riešeniami s priamym dosahom na ekonomiku podniku. Nejde ani tak o to, že by dronom neverili, ale nevidia možnosti spracovania výstupov, kde možno vhodne zvoleným snímaním poskytnúť nielen obrazovú informáciu vo forme fotiek, ale najmä vytvoriť 3D model a tým plastickejší obraz,“ konštatuje M. Ševera.

Výhody nasadenia dronov sa ukazujú aj u prevádzkovateľov elektrických či plynových rozvodných sietí, kde treba vykonávať inšpekciu na rozsiahlom území. Tradične sa na to využívali pochôdzkové metódy alebo vrtuľník. „Dnes už vieme aj na dron dostať potrebné snímače, ktoré dokážu spoľahlivo detegovať anomálie na elektrických vedeniach či plynových potrubiach. No zase sme obmedzovaní zatiaľ platnou legislatívou, ktorá hovorí o tom, že pilot musí mať vizuálny kontakt so svojím dronom, čo znižuje jeho potenciál a efektivitu v takýchto aplikáciách. V súčasnosti používame drony, ktoré vedia byť vo vzduchu 30 – 90 minút a prekonať vzdialenosť až niekoľko desiatok kilometrov, nehovoriac o tom, akú uhlíkovú stopu zanechá použitie dronu v porovnaní s vrtuľníkom,“ vysvetľuje M. Ševera.

Vlastný dron vs špecialisti

Väčšina zákazníkov, ktorí sa stavajú k správe svojho majetku rozumne a hľadajú najvyššiu mieru efektívnosti aj z pohľadu kontroly či údržby svojich zariadení, vie oceniť služby odborníkov. Sú samozrejme prípady, keď podnik vzhľadom na väčší rozsah týchto činností zváži nákup vlastného dronu. Pri rozhodovaní, či mať vlastný dron alebo využiť služby špecialistov, nie je jediným kritériom len priamy finančný náklad, ale aj kritériá, ako je flexibilnosť, požiadavky na školenie personálu, potreba využitia špecifických snímačov. Zároveň by sme sa pri úvahách o využití dronov nemali obmedziť len na samotný dron a jeho snímače, ale aj na následné využitie zozbieraných dát od rôznych počítačových metód spracovania obrazu až po využitie metód strojového učenia a umelej inteligencie.

Jednou z najznámejších aplikácii dronov je kontrola fotovoltických elektrární. Na Slovensku o tento typ kontroly zatiaľ nie je veľký záujem, pričom prevádzkovatelia nevnímajú prínos v informáciách o stave elektrárne. Čo je škoda, lebo táto pomerne rýchla kontrola fotovoltickej elektrárne prinesie informácie o stave solárnych panelov od znečistenia až po výrobné chyby panelov. „V Anglicku je napríklad takáto kontrola nevyhnutnosťou nato, aby sa mohla elektráreň uchádzať o finančnú podporu z verejných zdrojov,“ objasňuje M. Ševera.

Praktické aplikácie

Problematike kontroly plynovodov a s tým spojenej pochôdzkovej služby sa M. Ševera venoval už vo svojom predchádzajúcom zamestnaní. Vykonávanie pochôdzkovej kontroly bolo postavené na vizuálnom hodnotení stavu konkrétnym pracovníkom. Zlepšenie sa podarilo dosiahnuť pomocou kombinácie drona a modernej metódy merania – laserovej absorpčnej spektroskopii. Jadrom meracieho systému je laserová dióda, ktorá generuje lúč s vlnovou dĺžkou 1 653 nm. Ak je v prostredí prítomný metán, ten práve túto vlnovú dĺžku absorbuje a senzor v meracom zariadení to identifikuje. Pre prevádzkovateľa potrubného systému má nasadenie dronov najväčší význam v lokalitách so sťaženým prístupom, ako sú záhradkárske oblasti, vinohrady, areály s desiatkami firiem, kde je problematický prístup klasickou pochôdzkou. „Pravidelná kontrola plynovodov je dôležitá pre bezpečnú prevádzku plynárenskej siete, takže drony postupne nachádzajú uplatnenie aj v tejto oblasti,“ spresňuje M. Ševera. V súčasnosti sa táto služba ujala tak, že UAVONIC ju zabezpečuje pre také významné subjekty, ako je SPP – distribúcia, a. s., či česká spoločnosť GasNet, s. r. o., ktorá je prevádzkovateľom najväčšej plynárenskej distribučnej sústavy v ČR.

Na kontrolu uvedených potrubných systémov využíva spoločnosť relatívne malý dron s hmotnosťou len 1,3 kg, s ktorým prelietava nad potrubím vo výške cca 15 – 25 m. Dron zaznamenáva údaje o pozícii a k tomu údaje o nameranej koncentrácii metánu či o intenzite odrazu. Tieto údaje zaznamenáva desaťkrát za sekundu. Výhodou tejto kontroly je, že netreba spracovávať obrazové informácie. Kamera na drone pomáha pilotovi v orientácii v priestore, nakoľko v spomínanej výške sa bežne môžu nachádzať stromy, elektrické stožiare či vedenia, strecha domu a pod.

V mnohých priemyselných odvetviach sa nachádza prostredie s potenciálne výbušnou atmosférou. Často sa stretávame aj s možnosťou využitia v tomto prostredí. V súčasnosti však nie sú na trhu dostupné drony s certifikáciou ATEX. Ak treba vykonávať inšpekciu v takomto prostredí, miesto vzletu a pristátia, ako aj samotný pohyb drona sa odohrávajú mimo prostredia s potenciálne výbušnou atmosférou, resp. sa v spolupráci s bezpečnostným technikom a vedúcim prevádzky daného podniku prijmú dodatočné opatrenia.

Lidar

Lidar (Light Detection And Ranging) nie je síce najnovšia technológia, ale dosiaľ jej masívnemu využitiu bránila cenová dostupnosť. Veľmi presný geodetický lidar je investícia viac ako stotisíc eur. Hlavne vďaka vývoju v automobilovom priemysle a vzhľadom na potrebu senzorov na autonómne riadenie sa na trh dostali cenovo dostupnejšie lidary pre drony. Máme tak k dispozícii nástroj, ktorý je vynikajúcou alternatívou k fotogrametrii, ktorá je dnes najrozšírenejším nástrojom na tvorbu 3D modelov. Lidar však poskytuje výhody v presnejšom zobrazení ostrých hrán, priehradových konštrukcií, ale aj vodičov a lán. Tiež umožňuje presnejšie zachytiť tvar vegetácie. Vďaka tomu sa otvárajú nové možnosti v oblasti 3D modelovania od stavebných objektov cez meranie objemu až po identifikáciu vegetácie okolo elektrických vedení alebo železničných trás. Výstupom z lidara je mračno bodov, ktoré možno ďalej spracovávať a modelovať a tak vytvárať realistické 3D modely. Vynikajúcou pomôckou je napríklad aj na plánovanie rekonštrukcií, keď je mračno bodov veľmi efektívna forma zachytenia súčasného stavu a zjednodušuje prácu projektantom. Hlavná časť vývoja sa v súčasnosti venuje najmä analýzam nad mračnom bodov, ako je identifikácia objektov a automatická klasifikácia. Vďaka tomu možno v reálnom čase rozpoznať objekty a tak zlepšiť autonómne riadenie nielen automobilov.

Legislatíva

Brzdou rozvoja širšieho využitia dronov je aktuálne platná legislatíva SR. Začiatkom roku 2021 vstúpila do platnosti nová legislatíva na úrovni EÚ v podobe nariadení č. 2019/945 a 2019/947, ktoré unifikujú pravidlá používania dronov s maximálnou hmotnosťou 25 kg zahŕňajúcich väčšinu dnes používaných modelov. Okrem registrácie operátora dronu a zavedenia jednotnej kvalifikácie pilotov dronov vytvára nová legislatíva aj rámec pre tri úrovne (kategórie) prevádzky dronov. Je to otvorená, špecifická a certifikovaná kategória. Otvorená je najmä pre bežných používateľov, ktorým stačí prevádzkovať dron v rámci stanovených scenárov. Špecifická je určená pre pokročilejšie operácie s dronmi, ako je napr. prevádzka v noci alebo mimo priamej viditeľnosti. Posledná certifikovaná kategória je určená najmä pre prepravu ľudí alebo nebezpečných nákladov. Tým, že Slovenská republika na rozdiel od ostatných krajín EÚ nevytvorila nástroje na registráciu dronov a školenie pilotov, stavia slovenských prevádzkovateľov do pozície, keď na jednej strane nevedia svoje služby poskytovať mimo SR, ale zároveň umožňuje prevádzkovateľom z iných krajín EÚ poskytovať svoje služby aj na území SR.

Podľa vyjadrenia Dopravného úradu Slovenskej republiky treba zvážiť predovšetkým to, aký typ UAS má byť použitý a v akom prostredí – v zásade platí, že čím ťažšie UAS a čím hustejšia zástavba, tým vyššie je riziko, ktoré predstavuje let s UAS a ktoré treba zmierniť použitím technických alebo prevádzkových opatrení. Pre ľahké UAS (do 0,9 kg), akými sú napríklad DJI Mavic, nie je väčšinou potrebné prijímať dodatočné zmierňujúce opatrenia, v prípade ťažších UAS treba zabezpečiť ochranu osôb nachádzajúcich sa na zemi či už prostredníctvom technických opatrení, akými je napríklad bezpečnostný padák, alebo prevádzkových opatrení, najmä vytýčením plochy na zemskom povrchu, nad ktorým sa bude let vykonávať a do ktorého nebudú mať prístup nezúčastnené osoby.

V prípade niektorých aplikácií, ktoré sa vykonávajú mimo zastavaných území obce, nie sú potrebné ani takéto opatrenia – ide napríklad o kontrolu elektrických vedení či použitie UAS v poľnohospodárstve. Na ochranu leteckej prevádzky však treba vždy dodržať maximálnu výšku letu 120 m v neriadenom vzdušnom priestore a 30 m v riadenom vzdušnom priestore.

Z hľadiska rozvoja využitia dronov je dôležité manažovanie ich prevádzky, čoho riešením má byť UTM (Unmanned Traffic Management). Hoci máme na Slovensku šikovné spoločnosti, ktoré sa venujú tejto problematike na Európskej úrovni, v rámci Slovenska máme problém s jednotným zdrojom informácií, kde by pilot dronu získal všetky informácie potrebné na jeho bezpečnú prevádzku. Máme tu napr. iniciatívu v podobe aplikácie mamdron.sk, ktorá je však dielom nadšencov. Naši politici a úradníci radi prijímajú zákony, ktoré majú vyriešiť situáciu, akurát zabudnú na ich implementáciu. Krásnym príkladom je zákaz lietania s dronmi v oblastiach s tretím a vyšším stupňom ochrany prírody. Zistiť, či váš let bude v takejto oblasti, je už problém. Práve aplikácia UTM má pomôcť sprístupniť aj takéto obmedzenia prevádzkovateľom dronov a umožniť rezervovať si letový priestor na vykonávanie letov. Celý systém má zabezpečiť výrazne dynamickejší prístup k manažovaniu priestoru.

Z hľadiska bezpečnosti letovej prevádzky sú drony podobným problémom ako autonómne autá v cestnej premávke. Rozvoj dronov je podmienený tým, či budú vedieť koexistovať so súčasnými účastníkmi letového priestoru, medzi ktorých patria nielen veľké dopravné lietadlá, ale aj menšie lietadlá, vrtuľníky, paraglajdisti či teplovzdušné balóny, ktoré riadia piloti na základe vizuálnych vnemov. Pre nich je malý dron takmer neviditeľný. Preto je dôležité dosiahnuť, aby drony boli nielen registrované, ale aby vedeli informovať o svojej polohe a zamýšľanej trajektórii. „V prípade kolízie dronu a lietadla dochádza k priamemu ohrozeniu posádky lietadla a to by si mal každý pilot dronu uvedomiť,“ vysvetľuje M. Ševera.

Trendy

Smerodajným trendom vo využívaní dronov je podľa M. Ševeru autonómnosť lietania. „Už dnes realizujeme viac ako 90 % letov ako automatické lety na základe naplánovanej misie.“ Tento trend bude smerovať k tomu, že dron bude dostávať úlohy a konkrétnu trajektóriu si zvolí sám. „Z môjho pohľadu bude lídrom v autonómnosti lietania poľnohospodárstvo. Nie sme ďaleko od aplikácií, keď bude mať farmár svoj dron, ktorý bude štartovať a pristávať na základni, kde sa zabezpečí jeho dobíjanie a prenos údajov. Dron bude mať preddefinované oblasti na mapovanie a určené parametre a potom automaticky vykoná letovú misiu. Takto bude môcť poľnohospodár, agronóm dostávať aktuálne údaje o stave polí, takže bude lepšie plánovať zásahy a efektívnejšie hospodáriť.“

Druhým trendom je presúvanie pokročilej analytiky priamo do dronu. Čiže misia dronu sa bude optimalizovať na základe nazbieraných dát a zároveň sa tým skráti celý proces zberu a analýzy dát. Tento trend bude najmä v energetike pri kontrole elektrických vedení alebo fotovoltických elektrární.

A výzva do budúcnosti? Tie dopravné prostriedky, kde si dnes ľudia najviac užívajú možnosť vlastného ovládania či riadenia, sa už čoskoro môžu stať slabým miestom v bezpečnosti dopravy budúcnosti. Nebudú totiž schopné dať informácie o svojej polohe, nebudú schopné identifikovať iné objekty vo svojej blízkosti a budú najmenej predvídateľné. Drony tieto obmedzenia prekonávajú. A nielen tie. Sú schopné rýchlej prepravy napr. zdravotníckeho materiálu, aj keď sú na pozemných komunikáciách kolóny či dopravné obmedzenia. Drony sa už teraz radia k tým prelomovým technológiám, ktoré by v blízkej budúcnosti mali zásadne zmeniť spôsob, ako sa budú niektoré procesy realizovať.