منصة متعددة-للطائرات بدون طيار لإجراء عمليات التفتيش المستقلة على الطاقة الشمسية، وإنشاء التوأم الرقمي

يهدف أسلوب الفحص الجديد القائم على الطائرات بدون طيار- إلى معالجة أحد التحديات المتزايدة في نطاق الطاقة الشمسية-المرافق: كيفية جمع بيانات دقيقة من مواقع الطاقة الكهروضوئية الكبيرة بشكل متزايد ضمن نوافذ تشغيل محدودة.

 

طورت شركة التكنولوجيا الإسرائيلية vHive منصة برمجية تنسق عدة طائرات بدون طيار أثناء عمليات التفتيش الشمسية، وتجمع بين تخطيط الطيران المستقل، والتصوير الحراري، ورسم خرائط RGB (الأحمر والأخضر والأزرق) وقدرات التوأم الرقمية. وفقًا للشركة، تم تصميم النظام للسماح لمشغلي الطاقة الشمسية بإجراء عمليات مسح واسعة النطاق-دون الاعتماد على طيارين بدون طيار متخصصين للغاية.

 

تعتمد هذه التقنية على طائرات بدون طيار متاحة تجاريًا بدلاً من طائرات -مصممة خصيصًا. أوضح دانييل تومر، المؤسس والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا لشركة vHive، أن تركيز الشركة لم يكن تطوير طائرة بدون طيار جديدة، ولكن إنشاء البنية التحتية للبرمجيات اللازمة لتشغيل أساطيل الطائرات بدون طيار بكفاءة.

 

وقال لمجلة pv: "لقد بدأنا منذ البداية في النظر إلى عملية التحول الرقمي على نطاق واسع". "وقد أدى ذلك، من منظور المنتج، إلى اتخاذ قرارات بشأن المنتج مثل استخدام الطائرات بدون طيار-المتوفرة في الأسواق."

 

يدعم النظام الأساسي حاليًا طائرات DJI Matrice 4 الحرارية بدون طيار، والتي تقول الشركة إنها توفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة- لعمليات الفحص الحراري. وفقًا لتومر، تبلغ تكلفة كل وحدة حوالي 7500 دولار ويمكن نقلها بسهولة كجزء من عملية فحص أكبر.

 

تنسيق طائرات بدون طيار متعددة
التحدي التكنولوجي الرئيسي، وفقًا لـ vHive، ليس الطائرة بدون طيار نفسها، بل التنسيق بين طائرات متعددة خلال مهمة تفتيش واحدة. وقال تومر: "إن طائرة واحدة بدون طيار بسيطة. ما عليك سوى النقر على زر، وسوف تطير". "إذا كنت بحاجة إلى الطيران بطائرتين بدون طيار في وقت واحد، إذا كنت تفعل ذلك بنفسك، فأنت بحاجة إلى القيام بشيء من هذا القبيل، وهو أمر مستحيل."

 

وأوضح أن التنسيق اليدوي لعدة طائرات بدون طيار يتطلب التواصل المستمر بين المشغلين، بما في ذلك معلومات حول الموقع والارتفاع ومسارات الطيران. وقال: "إذا كنت تريد استخدام طائرات بدون طيار متعددة، يصبح هذا مستحيلاً مرة أخرى". "إن تنسيق الأسطول وتنسيق جمع كل شيء بطريقة شاملة هو أمر يقوم به النظام."

 

 

وبدلاً من الطيران في تشكيل، يتم تخصيص مناطق منفصلة للطائرات بدون طيار في الموقع الكهروضوئي. يقوم البرنامج بتقسيم منطقة التفتيش إلى أقسام باستخدام الخوارزميات ويخصص لكل طائرة بدون طيار منطقة خاصة بها. وقال تومر: "نحن نستخدم خوارزميات متطورة لتقسيم المنطقة إلى مناطق مختلفة، وكل طائرة بدون طيار تغطي منطقتها الخاصة".

 

وقالت الشركة إن الطائرات بدون طيار يتم فصلها عمدا لتحسين السلامة. عندما تنفد بطارية الطائرة بدون طيار، يقوم المشغل باستبدالها واستئناف المهمة. وأوضح تومر أن "المشغل يصبح مديرًا للبطارية بدلاً من مشغل الطيران". "إنهم يحتاجون فقط إلى استبدال البطاريات، وتستمر الطائرة بدون طيار في الصعود والهبوط بشكل مستمر."

 

نافذة يومية
تمثل المحطات الكهروضوئية الكبيرة تحديات خاصة لطرق التفتيش التقليدية، خاصة وأن القياسات الحرارية تتطلب ظروف الطقس والإشعاع المناسبة.

 

وقال تومر إن المشغلين غالباً ما يكون لديهم نافذة يومية محدودة فقط لإجراء عمليات الفحص الحراري. وقال: "لديك نافذة زمنية صغيرة جدًا يمكنك من خلالها إجراء فحص حراري". "في مكان ما بين أربع إلى خمس أو ست ساعات، هذا كل شيء."

 

وأضاف أن فقدان هذه النافذة بسبب تغير الظروف الجوية يمكن أن يؤدي إلى تأخيرات كبيرة. وبالتالي فإن القدرة على تشغيل عدة طائرات بدون طيار في وقت واحد تهدف إلى زيادة كمية البيانات التي يتم جمعها خلال الظروف المناسبة.

 

 

وفقًا لتومر، يعتمد عدد الطائرات بدون طيار المطلوبة على حجم وتخطيط المحطة الكهروضوئية، فضلاً عن كثافة القدرة المركبة.

 

ومع ذلك، قال إن العمليات الموازية يمكن أن تقلل بشكل كبير من وقت التفتيش. وقال: "إذا استغرق الأمر ساعة واحدة بطائرة بدون طيار واحدة، فسوف يستغرق الأمر 30 دقيقة بطائرتين بدون طيار". "ثم الثالثة بثلاث طائرات بدون طيار، ومن الواضح أن الربع بأربع طائرات بدون طيار."

 

وأضاف أن هناك حداً عملياً لزيادة عدد الطائرات بدون طيار التي يديرها شخص واحد. بالنسبة للمواقع الكبيرة جدًا، توصي الشركة باستخدام فرق متعددة لتشغيل طائرات بدون طيار متعددة.

 

عملية مستقلة
أحد العناصر الأساسية للمنصة هو تقليل مستوى الخبرة المطلوبة من المشغلين الميدانيين. وقالت ناعومي ستول، مديرة التسويق في vHive، إن الميزة الاقتصادية تأتي جزئيًا من تجنب الحاجة إلى طيارين بدون طيار متخصصين للغاية. وقالت لمجلة pv: "عندما نتحدث عن اقتصاديات استخدام طاقم واحد لجميع هذه الطائرات بدون طيار، فإننا نتحدث عن طاقم ليس من الطيارين المتخصصين ذوي المهارات العالية".

 

ووفقًا لها، فإن السماح للطواقم الميدانية الحالية بإجراء عمليات التفتيش يمكن أن يقلل من تكاليف التشغيل ويجعل عمليات المسح واسعة النطاق باستخدام الطائرات بدون طيار أكثر عملية. وأضاف تومر أن النظام الأساسي يتطلب الحد الأدنى من التفاعل من المشغل. وبدلاً من التحكم يدويًا في الطائرة، يقوم المستخدمون بتحديد المنطقة التي يريدون فحصها من خلال واجهة البرنامج.

 

 

وقال "تحتاج فقط إلى تسجيل الدخول". "يحتفظ النظام بالمعلومات. وبما أننا نقوم برقمنة الأصول الخاصة بك، فإننا نفهم بالضبط مكان وجودها."

 

يحتوي البرنامج بالفعل على معلومات حول تخطيط الموقع، بما في ذلك الصفوف والهياكل والوحدات النمطية. يحتاج المشغلون فقط إلى تحديد القسم ذي الصلة، وبعد ذلك يقوم النظام بتشغيل الطائرات بدون طيار تلقائيًا. قال تومر: "لا توجد عصي في هذه العملية". "العصا مخصصة للخبراء. نحن لا نصنع العصي. إنها عملية مستقلة."

 

التصوير الحراري والتوائم الرقمية
تجمع عملية الفحص بين التصوير الحراري وRGB. وفقًا لموقع vHive، تقوم الطائرات بدون طيار بجمع البيانات الحرارية والصور التقليدية أثناء الرحلات الجوية. وأوضح تومر: "في نهاية عملية التفتيش، حصلنا بالفعل على صورتين مجسمتين". "واحدة حرارية مع قراءة حرارية دقيقة لدرجة الحرارة، وصورة تقويمية RGB."

 

توفر صور RGB معلومات مرئية لتحديد المشكلات مثل تشققات الوحدة، بينما يمكن أن يساعد التصوير الحراري في اكتشاف الحالات الشاذة في درجات الحرارة.

 

وبعيدًا عن التفتيش، تضع الشركة تقنيتها الرقمية المزدوجة كمكون ثانٍ للمنصة. وصف تومر vHive بأنه يمتلك "نصفين كرويين": الحصول على البيانات في الميدان والفهم الرقمي للأصل.

 

وقال "النصف الآخر من الكرة الأرضية هو الفهم الرقمي للمجال".

 

قالت الشركة إن التوأم الرقمي يمكنه تقديم تمثيلات تفصيلية ثلاثية الأبعاد لأصول الطاقة الشمسية، مما يساعد المشغلين على تجنب الزيارات الميدانية غير الضرورية.

 

وقال تومر: "بالنسبة للطاقة الشمسية، ما نقوم به الآن هو توفير فهم متقدم للموقع"، مضيفًا أن المنصة يمكنها دعم التطبيقات المتعلقة بنماذج CAD وBIM.

 

وفقًا لشركة vHive، فإن الحجم المتزايد لمشاريع الطاقة الشمسية وارتفاع الطلب على الكهرباء المرتبط بالبنية التحتية للذكاء الاصطناعي يخلق الطلب على طرق فحص أكثر كفاءة.

 

وقال تومر: "إن ثورة الذكاء الاصطناعي قادمة، وارتفاع الطلب على الطاقة يزيد من نطاق استخدام الطاقة الشمسية على وجه الخصوص في قطاع الطاقة المتجددة"، مشيراً إلى أن عمليات التفتيش اليدوية أصبحت غير عملية بشكل متزايد مع توسع مزارع الطاقة الشمسية إلى مئات الميغاوات. وقال: "عندما تكون لديك مزارع الطاقة الشمسية-الكبيرة الحجم، يصبح إجراء المسح اليدوي مستحيلًا في هذه المرحلة".

 

وقالت الشركة إن منصتها تُستخدم بالفعل في {{0}مشاريع العالم الحقيقي، على الرغم من أنها لم تقدم أرقام العملاء.