Dron, označovaný aj UAV (unmanned aerial vehicle), je chápaný ako bezpilotné lietadlo určené na prevádzku bez prítomnosti pilota na palube. Zahŕňa autonómne lietadlo (t. j. predprogramované bezpilotné lietadlo neriadené pilotom) alebo aj diaľkovo riadené lietadlo (t. j. bezpilotné lietadlo riadené z riadiacej stanice, ktorá nie je na palube lietadla).
Aktuálne sa môžete dočítať o mnohých, v niektorých prípadoch až bizarných využitiach, no spomeňme tie možno najznámejšie v rámci nášho blízkeho okolia: ako pomocník záchranných zložiek, polície, hasičov, horskej služby pri mapovaní nebezpečných situácií, nedosiahnuteľných priestorov, nepredvídanej a neprehľadnej dopravnej situácie alebo pri hľadaní únikovej cesty počas rozsiahlych požiarov; v agrikultúre môžu použitím dronov na siatie semena klesnúť náklady až o viac ako polovicu, nehovoriac o výraznom zvýšení úspešnosti jeho uchytenia; v energetike na kontrolu stožiarov veľmi vysokého napätia a veterných turbín bez ohrozenia ľudskej pracovnej sily.
Aké poslanie by mohli mať drony v prostredí SPP – distribúcia (ďalej len SPPD)? Naša spoločnosť má ako prevádzkovateľ distribučnej siete povinnosť vykonávať na všetkých plynovodoch činnosti preventívneho charakteru, ktoré majú v pravidelných cykloch monitorovať bezpečný a spoľahlivý stav distribučnej siete, resp. identifikovať akékoľvek nedostatky, ktoré je potrebné odstrániť. Monitoring potenciálneho úniku je nevyhnutný špeciálne v lokalitách, kde vysokotlakové plynovody prechádzajú zastavaným územím s ťažko dostupnými zónami (intravilán).
Práve v takýchto podmienkach, kde môžu mať potenciálne nežiaduce udalosti za následok kritické ohrozenie bezprostredného okolia, je možnosť výkonu inšpekcie potrubia prostredníctvom bezpilotnej leteckej techniky jediným spôsobom, ako naplniť požadované legislatívne opatrenia a zabezpečiť reálne preverenie stavu potrubia. V roku 2018 sme so spoločnosťou UAVONIC, ktorá predstavuje lídra medzi poskytovateľmi služieb UAV na Slovensku, zadefinovali testovanie tejto technológie vo viacerých oblastiach, ktoré by nám v budúcnosti mohli prácu v teréne zjednodušiť a hlavne zefektívniť:
Porušenie ochranného a bezpečnostného pásma
Monitoring bezpečnostných a ochranných pásiem predovšetkým VTL plynovodov je jednou z najdôležitejších, ale zároveň najzložitejších úloh, aké naša spoločnosť vykonáva. Za týmto účelom vykonávajú naši revízni technici pravidelné obhliadky a zaznamenávajú všetky objekty nachádzajúce sa v ochrannom a bezpečnostnom pásme plynovodu, nakoľko môžu ohrozovať samotnú integritu plynovodu, resp. v prípade vzniku mimoriadnej situácie môžu byť vystavené fyzickému ohrozeniu. V ťažko dostupných zónach (napr. v záhradách rodinných domov) môže byť ich výkon priam až nemožný. Dron vybavený kamerovým systémom sa osvedčil ako vynikajúci pomocník v rizikových pásmach, pričom následné analyzovanie snímok v čase dokáže presne stanoviť počet, vzdialenosť a plochu týchto objektov (čierne stavby, prístavby, ba dokonca nadstavby). Nemenej dôležitý je fakt o rýchlosti takejto formy inšpekcie v porovnaní s konvenčným spôsobom vrátane spoľahlivej digitalizovanej evidencie.
Detekcia úniku plynu
Obývané zóny spomínané vyššie bývajú medzi sebou rozdelené plotmi, sú teda vcelku nepriechodné, čo sťažuje a predlžuje prácu našim diagnostikom. Ich práca je prerušovaná kvôli nevyhnutnej komunikácii s obyvateľmi dotknutých miest ohľadom vstupu na pozemok. Z toho vyplýva, že výkon, ktorý by na plynovode v poli trval len pár minút, môže v intraviláne trvať aj pár dní. Nehovoriac o tom, že pri porušených ochranných, bezpečnostných pásmach je výkon podľa legislatívy vyžadovaný každého štvrť alebo pol roka. Nedostupnosť záujmových zón môže byť spôsobená prírodnými podmienkami, ako sú podmáčané a zaplavované územia či veľmi šikmé zrázy, no aj bariérami vytvorenými agrikultúrnou činnosťou, ako sú kolmo na os vysadené sady či viniče.
Výskum a testovanie
Za týmto účelom sa v rokoch 2018 až 2020 v prostredí SPPD testovala technológia detekcie metánu bezpilotným leteckým zariadením vybaveným laserovým meracím prístrojom. Vďaka vývoju v oblasti elektroniky sa začali presadzovať meracie prístroje založené na princípe laserovej absorpcie – TDLAS (tunable diode laser absorption spectroscopy). Metóda je selektívne citlivá iba na metán, ktorý je hlavnou zložkou zemného plynu. Zdrojom žiarenia je infračervená laserová dióda a detektor zaznamenáva odrazy lúča. Meranie sa potom uskutočňuje namierením meracieho prístroja na skúmané miesto, pričom prístroj v rámci vyhodnotenia identifikuje koncentráciu v PPM x m (PPM – parts per milion – počet častíc na milión).
Prvotne sme test vykonávali na simulovanom úniku, keď sme použili tlakovú nádobu s čistým metánom a cez zakopanú hadičku riadene vypúšťali rôzne množstvá metánu. Testy preukázali veľkú citlivosť technológie, nakoľko zachytili aj tie najmenšie množstvá.
Cieľom celého testovania bolo zhodnotiť a vzájomne porovnať výsledky testovanej technológie s výstupmi z konvenčného spôsobu merania tesnosti s dôrazom na preukázanie jej funkčnosti, miery detailu, presnosti, limitov a vhodnosti pre podmienky SPPD. V rámci experimentov bolo zistené, že samotné prúdenie rotorov dronu môže ovplyvniť meranie. Intenzita tohto prúdenia rastie s hmotnosťou dronu a možno ju redukovať letom vo väčšej výške alebo znížením hmotnosti dronu. Dráhu letu treba vždy prispôsobiť smeru vetra, ktorého rýchlosť musí byť neustále monitorovaná. To znamená viesť dron čo najviac kolmo na smer vetra, aby súčasne prechádzal ponad os vedenia a pokrýval pás široký minimálne 10 metrov.
Priebeh merania je na vysokej úrovni, keďže záznam hodnôt v čase je digitálny s presne určenými GPS súradnicami počas letu, kde je zaznamenávaná jeho výška, rýchlosť a množstvo nameraného metánu priamo medzi zemou a dronom.
Ostrá prevádzka
Po úspešnom testovaní a vyladení celého priebehu merania spoločnosť SPPD v roku 2020 pristúpila k nasadeniu tejto technológie do ostrej prevádzky v rámci identifikovaných 100 zón v celkovej dĺžke cca 50 km. Počas toho istého roka paralelne prebiehala v tých istých zónach aj kontrola tesnosti štandardným konvenčným pochôdzkovým spôsobom, čiže nasávaním a vyhodnocovaním koncentrácie metánu tesne nad líniou dotknutého plynovodu.
Samotné merania prebiehali počas celého roka, no vždy len počas vhodných poveternostných a zrážkových podmienok. Zemina nad plynovodom nemohla byť premočená, zmrznutá ani pokrytá snehom. V niektorých prípadoch bolo samotné marenie takmer nemožné z dôvodu prekážok, ako sú elektrické vedenie, vegetácia, resp. iné vertikálne prekážky. Veľkou výhodou dronu je však možnosť zmeny výšky letu a tým prispôsobenie sa samotnému terénu. Z každej zóny bol vytvorený časový záznam priebehu merania, ktorý bol vizuálne prenesený na mapový podklad ako farebné body. Ich farba a veľkosť závisí od nameranej koncentrácie metánu (obr. 4).
Zhrnutie
V rámci celého rozsahu vysokotlakovej siete SPPD, čo predstavuje cca 6 300 km, sa kontrola tesnosti každoročne vykoná približne na jej polovici. Použitie technológie založenej na princípe laserovej absorpcie a dronu sa v ostrej prevádzke osvedčilo pri kontrole vysokotlakových línií. Obzvlášť je výhodná v oblastiach, ktorých tesnosť nemožno monitorovať jednoducho a efektívne pochôdzkovým spôsobom.
Každá metóda má svoje limity, ktoré môžu byť chápané ako plusy a mínusy. Treba však poznamenať, že táto technológia je použitá na zistenie výskytu plynu v koridore plynovodu a pri signalizovanom potenciálnom úniku bude vždy domeraný štandardným pochôdzkovým spôsobom, čo znamená presnú lokalizáciu a kategorizáciu v zmysle platnej legislatívy TPP 702 13. Je to tiež veľmi silný nástroj pri vizuálnych obhliadkach ťažko dostupných plynárenských komponentov, premostení a porušených ochranných a bezpečnostných pásiem. Napokon, vidieť veci z vtáčej perspektívy a v širších súvislostiach dáva monitoringu ďalšiu významnú dimenziu.
Na záver je nevyhnutné zdôrazniť, že veľmi diskutovaná slovenská legislatíva, ktorá nám v priebehu testovania zväzovala ruky, sa vyvíja a výrazne mení v prospech využitia dronov na priemyselné účely.
Andrej Hajšel
andrej.hajsel@spp-distribucia.sk
