Integração, Flexibilidade e Tempo Real: Critérios Críticos no Desenho de uma Solução de Inspecção de Linhas

Integração, Flexibilidade e Tempo Real: Critérios Críticos no Desenho de uma Solução de Inspecção de Linhas

por João Gomes Mota, Carlos Silva

artigo em Português apresentado no XII ERIAC, XII Encontro Região Ibero-Americana do CIGRÉ, Foz do Iguaçu, Brasil, 20 a 24 de Maio de 2007.

Resumo

Este artigo descreve o processo de concepção e implementação de uma solução de inspecção de linhas aéreas orientada pelos princípios de integração de modalidades de inspecção; flexibilidade dos equipamentos, procedimentos e tratamento dos dados; obtenção de resultados em tempo real que permita aos inspectores analisar e reagir imediatamente aos pontos de interesse detectados ao longo da linha. Supletivamente, foram considerados critérios de integração de bases de dados e expansibilidade.

A solução proposta baseia-se no uso simultâneo de sensores vídeo, termografia, laser, GPS e outros, dando competência aos inspectores para efectuarem múltiplas inspecções numa única passagem pelas linhas e combinando a experiência humana dos inspectores com a informática e o processamento de sinal em tempo real que permite reforçá-los em tarefas que envolvem grande intensidade numérica.

A solução destina-se às linhas eléctricas de transmissão e distribuição, às inspecções efectuadas pelo ar ou ao nível do solo. São descritas as funções já desenvolvidas de registo digital dos dados de inspecção, interface com os utilizadores e detecção automática de obstáculos na faixa.

O artigo inicia-se com a discussão do caderno de encargos e das especificações; na segunda secção apresenta-se a arquitectura da solução, justificando-se as opções tomadas; a terceira secção descreve as funções principais; de seguida, analisa-se o desempenho de algumas configurações no campo, os constrangimentos encontrados e as alterações efectuadas para os minimizar; na última secção avalia-se o projecto e lançam-se pistas de investigação para melhorar a inspecção de linhas.

Palavras-Chave

Manutenção preventiva, inspecção de linhas, equilíbrio ambiental, integração sensorial, laser, vegetação, faixa da linha, termografia, defeito, helicóptero.

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Envelope de voo seguro para a inspecção de linhas eléctricas aéreas

Envelope de voo seguro para a inspecção de linhas eléctricas aéreas

por Sandra Antunes 1,2,3, Kouamana Bousson1,2

1Aerospace Science Department, University of Beira Interior, Covilhã, Portugal
2LAETA-UBI/AERO.G - Associated Laboratory for Energy, Transports and Aeronautics, Portugal
3Albatroz Engineering, Lisbon, Portugal

Resumo

Um controle de supervisão baseado no voo e em dados essenciais de sensores externos é proposto neste artigo para inspecções de linhas eléctricas áereas com quadricópteros. O primeiro requisito no desenvolvimento de sistemas aéreos é a segurança das pessoas e dos activos envolvidos. Os veículos aéreos envolvidos nas inspecções das linhas eléctricas aéreas, tripulados ou não tripulados, requerem o uso de sistemas precisos e robustos, e com uma supervisão constante da missão. Estes requisitos de voo são devidos ao facto de que as missões são desenvolvidas, na maior parte dos casos, em ambientes hostis e sempre com níveis de altitude e de velocidade reduzidos. Variáveis como: distância do veículo à linha; distância do veículo ao solo e velocidade instantânea de voo, aliadas ao envelope de voo do veículo, tornam as missões mais seguras e adicionam maior conforto nas decisões do piloto, quando e onde se pode executar uma boa missão. Os pilotos estão cientes do envelope de voo específico do veículo a operar, no entanto, durante o curso de voo, o compromisso da equipa para obter os melhores resultados possíveis de inspecção poderá deixá-los infringir os limites de segurança especificados no envelope de voo.

O trabalho proposto tem como objectivo melhorar a segurança das inspecções das linhas eléctricas aéreas e tarefas semelhantes, percebendo automaticamente condições de voo e criar um sistema de análise dos parâmetros que levam ao veículo perto dos limites de segurança do envelope de voo. Observando essa variáveis o sistema é capaz de enviar sinais de aviso aos inspectores de modo a que eles tenham tempo de informar o piloto e adoptar as devidas precauções de segurança.  No caso de sistemas autónomos, o problema inclui o controlo supervisionado a fim de monitorizar as variáveis críticas e verificar como estas influenciam o comportamento do veículo aéreo; e a utilização do controlo do filtro Kalman para pré-visualizar atitudes dinâmicas do quadricóptero e controlar a aeronave de modo a evitar a saia de segurança do envelope de voo. Na fase final do projecto, o objectivo é fornecer soluções integradas do PLMI (Power Line Maintenance System), tendo em consideração a utilização de veículos autónomos, o intuito é alcançar soluções que visam dar mais enfase à segurança.

A utilização do método semi-quantitativo de zonas (vermelho, laranja, amarelo e verde), possivelmente combinado com mais detalhes quantitativos deverão ser comunicados com a tripulação, directamente para o inspector que então transmitirá a informação ao piloto, e por sua vez, irá actuar sobre o controlo do veículo. A pesquisa termina com a concepção e a implementação de controladores automáticos para quadricópteros, com base na aprendizagem supervisionada nas fases anteriores.

 

A classificação de manobras perigosas inerentes às inspecções são necessárias para criar metodologias que culminam no nosso objectivo de desenvolver meios para controlar, monitorizar e supervisionar a inspeção das missões aéreas ou dos meios aéreos autónomos não tripulados. Para uma missão específica, a condição de monitorização de torres de alta tensão e de seus componentes foi considerada para este trabalho usando um quadricópteros.

A bibliografia dá-nos as equações características dos quadricópteros para descrever a atitude de voo do nosso veículo (com algumas considerações), contudo o envelope de voo seguro dos fabricantes não é conhecido. No geral, alguns parâmetros são reconhecidos, como máximo e mínimo da velocidade operacional ou altitude, e melhores condições para um voo mais favorável. 

Para ilustrar o envelope de voo seguro inicialmente foram consideradas duas variáveis de voo, altitude e velocidade – variáveis de desempenho da aeronave. No caso do quadricóptero a velocidade depende do ângulo de inclinação, para que possa aumentar ou diminuir de velocidade. Para representar os limites de desempenho da aeronave, são consideradas equações do quadricóptero e calculadas os máximos e os mínimos de cada altitude fixada ponto-por-ponto.

Em resultado deste trabalho, utilizando supervisão e métodos robustos de controlo em tempo real de voo, o sistema tem a capacidade de seguir um alvo e introduzir sinais correctivos mantendo distâncias de voo seguras, velocidades e dados de inspeção adquiridos com o intuito de serem armazenados. O esquema de controlo proposto foi implementado no nosso controlo de envelope de voo, desenvolvido para quadricóptero não tripulados. Resultados experimentais demonstraram uma clara melhoria sobre as missões de inspecção de linhas eléctricas aéreas, sendo mais segura a aproximação ao objecto alvo de inspecção.

Palavras-Chave

Autónomo, Envelope de voo, Linhas eléctricas aéreas, Robótica, Controlo de supervisão

Variáveis seguras consideradas nas inspecções de linhas eléctricas

Detecção automática de ninhos de cegonha em torres de MAT

 

Detecção automática de ninhos de cegonha em torres de MAT

por João Fernandes1, Maria Paula Queluz1, Tomás Brandão2, Francisco Azevedo3, João Gomes Mota3
1IT/IST/Universidade Técnica de Lisboa, 2IT/ISCTE-Instituto Universitário de Lisboa,3Albatroz Engenharia, Lisboa

apresentado na ConfTELE 2013, Castelo Branco, Portugal, 8-10 Maio, 2013.

 

Resumo

Este artigo propõe um método para a detecção automática de ninhos de cegonha no cimo de torres de linhas de muito alta tensão [VHV], usando dados de vídeo de inspecções de rotina de linhas eléctricas aéreas. O método inicia-se pela detecção das torres seguido pela busca de ninhos em cada uma das torres detectadas. No início, ambas as detecções são aplicadas a frames de vídeo consideradas independentemente. Posteriormente, a correlação temporal entre frames é explorada num esforço para melhorar os resultados. A detecção de torres baseia-se na busca de linhas rectas que correspondam ao modelo de torre. A busca de ninhos baseia-se na sua forma e cores típicas. Usando cinco vídeos com uma duração total de cerca de uma hora, o método foi capaz de detectar 83% das torres de linhas VHV e correctamente identificar as torres em risco (i.e., as torres com ninhos de cegonha).

Palavras-chave

Detecção de torres - detecção de ninhos- detecção de arestas - detecção de rectas - estimação do movimento

Desenhando uma família de sistemas de inspecção de linhas desde o peão até ao helicóptero tripulado (PT)

Desenhando uma família de sistemas de inspecção de linhas desde o peão até ao helicóptero tripulado

por João Gomes Mota (Comité de Estudos B2)

artigo em Português apresentado no XIV ERIAC - XIV Encontro Região Ibero-Americana do CIGRÉ, Ciudad del Este, Paraguai, 22 a 26 de Maio, 2011, xiveriac.cigre.org.py .

 

Resumo

A diversidade de linhas eléctricas aéreas que necessitam de inspecção justificou a criação de uma família de soluções que integre as várias funções de inspecção e permita desenhar um sistema tecnicamente eficaz e economicamente eficiente para cada tipo de rede.

O artigo começa com uma breve ilustração do mercado do ponto de vista da engenharia de sistemas e com a descrição de cada uma das funções de inspecção e seus pontos críticos no desenho: inspecção visual, registo imagens, termografia, ultra-violeta e vegetação. A secção principal apresenta o processo de desenho dos sistemas de inspecções a partir do ponto de vista da empresa eléctrica, seguido de referências a sistemas montados em veículos aéreos tripulados, não tripulados, terrestres ou mesmo sem veículo.

É dado relevo ao impacto do factor humano no desenho, à necessidade de olhar a inspecção como parte de um ciclo global de exploração que inclui a manutenção e a auditoria, à segurança aeronáutica e ao impacto da inspecção no meio ambiente e populações vizinhas das linhas.

Palavras-Chave

Inspecção de linhas – gestão de risco operacional – interoperabilidade – eficiência – ambiente – Veículo Aéreo Não Tripulado – helicóptero – todo o terreno – termografia – vídeo – LiDAR

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Estratificação de inspecções por função de inspecção e por veículos de inspecção

eriac2011b

Integração, Flexibilidade e Tempo Real: Critérios Críticos no Desenho de uma Solução de Inspecção de Linhas (PT)

Integração, Flexibilidade e Tempo Real: Critérios Críticos no Desenho de uma Solução de Inspecção de Linhas

por João Gomes Mota, Carlos Silva

artigo em Português apresentado no XII ERIAC, XII Encontro Região Ibero-Americana do CIGRÉ, Foz do Iguaçu, Brasil, 20 a 24 de Maio de 2007.

Resumo

Este artigo descreve o processo de concepção e implementação de uma solução de inspecção de linhas aéreas orientada pelos princípios de integração de modalidades de inspecção; flexibilidade dos equipamentos, procedimentos e tratamento dos dados; obtenção de resultados em tempo real que permita aos inspectores analisar e reagir imediatamente aos pontos de interesse detectados ao longo da linha. Supletivamente, foram considerados critérios de integração de bases de dados e expansibilidade.

A solução proposta baseia-se no uso simultâneo de sensores vídeo, termografia, laser, GPS e outros, dando competência aos inspectores para efectuarem múltiplas inspecções numa única passagem pelas linhas e combinando a experiência humana dos inspectores com a informática e o processamento de sinal em tempo real que permite reforçá-los em tarefas que envolvem grande intensidade numérica.

A solução destina-se às linhas eléctricas de transmissão e distribuição, às inspecções efectuadas pelo ar ou ao nível do solo. São descritas as funções já desenvolvidas de registo digital dos dados de inspecção, interface com os utilizadores e detecção automática de obstáculos na faixa.

O artigo inicia-se com a discussão do caderno de encargos e das especificações; na segunda secção apresenta-se a arquitectura da solução, justificando-se as opções tomadas; a terceira secção descreve as funções principais; de seguida, analisa-se o desempenho de algumas configurações no campo, os constrangimentos encontrados e as alterações efectuadas para os minimizar; na última secção avalia-se o projecto e lançam-se pistas de investigação para melhorar a inspecção de linhas.

Palavras-Chave

Manutenção preventiva, inspecção de linhas, equilíbrio ambiental, integração sensorial, laser, vegetação, faixa da linha, termografia, defeito, helicóptero.

Exemplo de interface de vôo no modo de medição de distâncias.