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Droni, tecnologie emergenti e integrazione dei dati multisensore in edilizia

Droni sono generalmente associati all'estensione della portata e della portata delle tecnologie di telerilevamento. Tuttavia, svolgono anche un ruolo nel consentire una visione più integrata, automatizzata e predittiva di strutture e infrastrutture.

Dati nei progetti di costruzione

Generalmente il ciclo di vita BIM (Building Information Model) di un progetto di costruzione è un framework molto popolare per raccogliere e organizzare le informazioni relative al progetto di costruzione.

Applicazione di sensori su droni in costruzione

Un'ondata di progressi tecnologici ha accelerato l'applicazione dei sensori nella costruzione.

La raccolta e l'analisi automatiche dei dati offrono immense opportunità per migliorare, automatizzare e ottimizzare i processi di costruzione delle principali infrastrutture di strutture, il che rappresenta un grande passo avanti rispetto al fare affidamento su fonti di dati statiche e autonome.

Figura 2 Livelli di maturità dei dati dei sensori in costruzione

Approcci nuovi e innovativi che promuovono l'applicazione di sensori e tecnologie di telerilevamento sui progetti di costruzione sono, quindi, estremamente desiderabili per la crescita e lo sviluppo del settore edile.

Alcune di queste applicazioni includono:

  • Caratteristiche costruttive può essere estratto da nuvole di punti e immagini
  • Basato su sensore remoto rilevamento dannie monitoraggio sanitario dei progetti infrastrutturali;
  • Basato su sensori automatizzati monitoraggio dei progressi, verifica della fabbricazione modulare e controllo di qualità in loco;
  • Intelligenza artificiale, machine learninge deep learning per l'analisi dei dati dei sensori di campo;
  • Sistemi multisensore e fusione dei dati nella costruzione, compresa la realtà virtuale e aumentata (VR / AR);
  • In tempo reale basato sulla frequenza radio sistemi di localizzazione (RTLS) in costruzione.

Figura 3 Livelli di elaborazione dei dati dei sensori basati su UAV

Tipi di dati

Esistono vari tipi di dati che possono essere raccolti.

  • Le immagini a colori ad alta risoluzione vengono utilizzate per identificare silhoette / o contorno di costruzione, danni alle infrastrutture del gasdotto e / o vegetazione che colpisce l'infrastruttura del gasdotto.
  • Le immagini multispettrali possono essere utilizzate per identificare il diritto di precedenza della linea di monitoraggio, occupando e danneggiando la vegetazione, nonché per valutare le condizioni delle superfici in calcestruzzo.
  • LiDAR può essere utilizzato per creare un modello digitale 3D. Grazie all'elevata precisione dei modelli Lidar, è possibile creare modelli 3D (gemelli digitali) della pipeline e la sua relazione con il primo modello digitale di quando la pipeline è stata installata per capire dove si è spostata la pipeline nel tempo e prevedere possibili danni e modificare pipeline per prevenire i danni che possono verificarsi.
  • Thermal può essere utilizzato per identificare possibili difetti. Utilizzando telecamere a onde generiche che utilizzano immagini RGB e sovrapposizione termica è possibile prevedere i punti deboli nei tubi e le possibili perdite e inviare squadre di ispezione per misurare se c'è una perdita effettiva o un maggiore spostamento di calore che riflette un guasto strutturale.
  • La rivelazione laser a gas metano può essere utilizzata per il rilevamento automatico di fughe di gas su infrastrutture a lunga linea (condutture) senza dover monitorare costantemente il display manualmente.

Metodi

Esistono vari metodi che possono essere utilizzati combinando le varie fonti di dati menzionate in precedenza.

  • Fotogrammetria digitale. Ciò consente di identificare le faglie nella morfologia della terra attraverso l'analisi della variazione cromatica delle variazioni dei rilievi utilizzando pedaggi e software specializzati. Il risultato di questo metodo è il file KMZ o il file di informazioni geografiche destinato a controllare i dati della mappa quando si identifica la posizione delle modifiche rilevate. Questo metodo può essere applicato per monitorare le condotte di idrocarburi poste sopra e sotterranee.
  • Metodo spettrometrico. Per rilevare e identificare le perdite di idrocarburi allo stato liquido o gassoso vengono utilizzati due tipi di sensori: multispettrali e iperspettrali.
  • Metodo di rilevamento geotermico. Le termocamere consentono di analizzare le tendenze dello spettro IR remoto. È anche possibile identificare gas idrocarburi che interagiscono con lo spettro infrarosso
  • Ground Penetrating Radar (GPR). Il GPR è un metodo geofisico non distruttivo che utilizza impulsi radar per visualizzare il sottosuolo. Attraverso la radiazione elettromagnetica nella banda delle microonde (frequenze UHF / VHF) dello spettro radio, il GPR rileva i segnali riflessi dalle strutture del sottosuolo e trova applicazione nella scansione di pavimentazioni e strutture.
  • Indagini LiDAR aviotrasportate. L'indagine LiDAR aviotrasportata prevede l'utilizzo di un sensore LIDAR per scansionare rapidamente l'ambiente utilizzando la tecnologia Laser e GPS, risparmiando tempo e costi.

Tecnologie emergenti

Diverse tecnologie emergenti sono diventate disponibili per migliorare il processo di raccolta dei dati.

La tecnologia cambia a un ritmo rapido e con l'evoluzione dei sensori sulle piattaforme UAV che possono avvicinarsi a infrastrutture di difficile accesso, i gestori dei siti sono stati in grado di digitalizzare diversi aspetti delle loro operazioni con una varietà di tecnologie emergenti di recente.

  • Intelligenza artificiale. Utilizzando il riconoscimento dei modelli di intelligenza artificiale per rilevare le differenze granulari tra i diversi tipi di impatti e in grado di rilevare con elevata sicurezza nella maggior parte degli incidenti ",
  • Edge computing. Utilizzando diverse tecnologie come l'incorporamento del sensore, l'archiviazione, il calcolo, l'intelligenza artificiale avanzata, dove l'intelligenza si muoverà verso il bordodi vari dispositivi endpoint installati nell'infrastruttura costruita. Queste tecnologie connesse tramite 5G reti, insieme a tecnologie come IoTil cloud computingrobotica stanno trasformando digitalmente il settore.
  • I droni, in grado di integrare vari carichi utili, sensori e tecnologie di imaging, svolgono efficacemente operazioni come il rilevamento di eventi avversi, come fughe di gas metano, mappatura dei corridoi, risposta alle emergenze e ripristino, ecc.
  • Sistemi di videosorveglianza intelligenti. Le telecamere CCTV, se integrate con l'IA, consentono soluzioni più avanzate come il riconoscimento facciale, il riconoscimento di oggetti, il riconoscimento di eventi, l'elaborazione intelligente delle immagini, la gestione delle risorse remote, il rilevamento comportamentale e l'analisi.
  • Analisi delle immagini. L'intelligenza artificiale consente l'uso dell'analisi delle immagini per monitorare qualsiasi deformazione dal profilo di base dell'infrastruttura. La visibilità in tempo reale dell'integrità dell'infrastruttura garantisce operazioni sicure, riducendo allo stesso tempo i costi e gli errori umani nella lettura dei contatori.

Soluzioni Integrate

Il vero vantaggio deriva dalla possibilità di integrare i vari processi di soluzione.

Le principali tecniche includono:

  1. Integrazione dati multisensore che consente la modellazione di apparecchiature vitali come flussometri e valvole utilizzando l'intelligenza artificiale, oltre a garantire che il rilevamento sia convalidato con più di un tipo di dati. Ad esempio, in un oleodotto, si desidera analizzare il flusso e migliorare la corrosione, nonché identificare e individuare potenziali perdite.
  2. Utilizzando entrambi AI e Edge Computing rilevare e avvisare le operazioni centrali di potenziali problemi quali perdite, corrosione, danni da congelamento o atti vandalici. Consente inoltre agli operatori di acquisire e analizzare operazioni remote tramite l'analisi delle immagini. Ma soprattutto aggiunge intelligenza prevedendo e ottimizzando la manutenzione e l'integrità dell'infrastruttura.
  3. A Digital Twin di un impianto o asset fisico può essere utilizzato per ottimizzare vari processi prima dell'implementazione sull'asset fisico e anche per apportare modifiche ai progetti dell'impianto. Diversi tipi di sensori e dispositivi possono essere integrati con il software per creare profili digitali e quindi utilizzati per prevedere e ottimizzare la manutenzione e l'integrità dell'infrastruttura. Gemelli digitali

un. Un gemello digitale rappresenta il culmine di tutti gli altri sforzi di digitalizzazione, combinando i vantaggi di questi sforzi in un unico 3600 esperienza e fonte di informazioni per tutte le parti interessate, dall'ingegneria alla finanza e al marketing.

b. Combinando i dati operativi disponibili dai sistemi esistenti, insieme ai dati di integrazione multi-sensore possono essere generati approfondimenti tramite un motore di intelligenza artificiale che prevede i guasti degli asset e migliora i processi in sicurezza.

Monitoraggio delle uscite tramite droni

La costruzione per sua natura può essere di difficile accesso e pericolosa. I rilievi remoti del sito da una prospettiva aerea forniscono informazioni preziose in qualsiasi progetto di costruzione. I seguenti risultati finali sono comuni:

Valutazioni del sito aereo

I droni aerei sono perfetti per il rilevamento di vaste aree di terreni edificabili, cantieri edili e altre infrastrutture ad alto rischio.

Valutazione delle condizioni dell'infrastruttura

Le capacità di volo a bassa quota dei droni assicurano l'acquisizione di dati precisi e dettagliati, fornendo in tal modo informazioni aggiornate e accurate per supportare attività aziendali come lo sviluppo del sito e la ristrutturazione degli edifici.

Monitoraggio dell'avanzamento della costruzione

Avere foto delle varie fasi di un progetto di costruzione può mostrare lo stato di avanzamento del progetto e assistere nella pianificazione delle attività. Le mappe generate evidenziano l'ubicazione di strutture, fondazioni e servizi come tubazioni, impianti idraulici ed elettrici.

Rilievo e mappatura

Utilizzando la fotogrammetria (una tecnica di rilevamento e mappatura), i droni forniscono tempi di distribuzione e di consegna rapidi con report accurati dai set di dati delle nuvole di punti. I rapporti includono il controllo a terra del rilevamento, l'elaborazione e le attività di reporting.

Rilievi topografici

Il terreno irregolare può causare condizioni di lavoro difficili e pericolose per i topografi che viaggiano sulla terra a piedi. I droni sono in grado di recuperare rapidamente e con precisione mappe topografiche di ampie aree con un'usura minima dell'attrezzatura e un basso rischio.

Sondaggi As-Built

I disegni precisi e dettagliati as-built sono essenziali per garantire la versione più aggiornata dei progetti di costruzione. I droni possono rilevare le aree di interesse per offrire dati e modelli superiori, rapidi e accurati in modo conveniente.

Piattaforme UAV

VTOL Fixed Wing schierato sul campo

Sono disponibili diverse piattaforme UAV (Drone) da implementare a seconda dei requisiti.

  1. Quadricotteri (o Multirotori) che consentono di ottenere il massimo dei dettagli per medie e piccole aree per garantire una scansione dettagliata delle condotte del sottosuolo.

2. Le ali fisse possono soddisfare i requisiti di monitoraggio di aree più ampie ma forniscono risoluzione e dettagli minori. Un ulteriore perfezionamento delle opzioni UAV è un VTOL (Vertical Takeoff and Landing) Fixed Wing che combina i punti di forza degli UAV sia ad ala fissa che multirotore.

I droni stanno giocando un ruolo chiave nel portare le tecnologie 4IR ai progetti di costruzione.

Droni Airborne È un produttore specializzato di droni a lungo raggio.

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