DE102023113683A1 - Machine-assisted inspections of energy infrastructure - Google Patents

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James T Kwong
Kihan Juan Andres Garcia-Clarkson
Francois Di Paolo
Alistair Bridie
Sasha Boyko
Hanno Blankenstein
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Energieinfrastrukturen (6) mit einem automatisierten Einsatz von mindestens einer Drohne (4), die eine erste Prüfstrecke (10) und mindestens eine weitere Prüfstrecke (20) umfasst. Jede Prüfstrecke (10, 20) hat eine Startposition (11, 21) der Drohne und mindestens eine weitere Position (12, 13, 14), (22, 23, 24) der Drohne (4), um mindestens ein Bild von mindestens einem Objekt (40, 50) mit einer hochauflösenden Kamera aufzunehmen. Jede Prüfstrecke (10, 20) ist vordefiniert, jede Prüfstrecke (10, 20) ist präzise und jede Prüfstrecke (10, 20) ist zeitlich und/oder örtlich wiederholbar.

Figure DE102023113683A1_0000
The invention relates to a method for checking energy infrastructures (6) with an automated use of at least one drone (4), which comprises a first test track (10) and at least one further test track (20). Each test track (10, 20) has a starting position (11, 21) of the drone and at least one further position (12, 13, 14), (22, 23, 24) of the drone (4) in order to take at least one image of at least one object (40, 50) with a high-resolution camera. Each test track (10, 20) is predefined, each test track (10, 20) is precise and each test track (10, 20) is repeatable in time and/or place.
Figure DE102023113683A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung von Energieinfrastrukturen mit einer automatisierten Mission von mindestens einer Drohne, die eine erste vordefinierte Prüfstrecke und mindestens eine weitere vordefinierte Prüfstrecke umfasst, wobei jede Prüfstrecke eine Startposition der Drohne und mindestens eine weitere Position der Drohne zur Erfassung mindestens eines Bildes von mindestens einem Objekt mit einer hochauflösenden Kamera aufweist.The invention relates to a method for checking energy infrastructures with an automated mission of at least one drone, which comprises a first predefined test track and at least one further predefined test track, wherein each test track has a starting position of the drone and at least one further position of the drone for capturing at least one image of at least one object with a high-resolution camera.

Die Energieinfrastruktur umfasst ein Netz für die Übertragung und Verteilung von elektrischer Energie, insbesondere hauptsächlich sogenannte Freileitungen. Eine Freileitung ist eine elektrische Leitung, deren stromführende Leiter im Freien durch die Luft geführt werden und in der Regel nur durch die Umgebungsluft gegeneinander und gegen den Boden isoliert sind. In der Regel werden die Leiter von Freileitungsmasten getragen, an denen sie mit Isolatoren befestigt sind. Der Freileitungsmast ist eine Anlage oder eine Konstruktion zur Aufhängung einer elektrischen Freileitung, insbesondere ein Verteilermast und/oder ein Sendemast.The energy infrastructure includes a network for the transmission and distribution of electrical energy, in particular mainly so-called overhead lines. An overhead line is an electrical line whose current-carrying conductors are routed through the air outdoors and are usually only insulated from each other and from the ground by the ambient air. The conductors are usually carried by overhead line masts to which they are attached with insulators. The overhead line mast is a system or a structure for suspending an overhead electrical line, in particular a distribution mast and/or a transmission mast.

Für ein modernes und zivilisiertes Leben ist eine ständige Energieversorgung durch die Energieinfrastruktur unerlässlich. Die Wartung der Anlagen verringert das Risiko von Unterbrechungen der Energieversorgung und gewährleistet die erwartete Versorgungssicherheit. Überprüfungen dienen dazu, Probleme frühzeitig zu erkennen, bevor es zu Ausfällen kommen kann. Deshalb werden Energieinfrastrukturanlagen in der Regel in regelmäßigen Abständen inspiziert, um mögliche Gefahrenquellen zu erkennen. Die Überprüfung der Freileitungen wird standardmäßig durch Begehungen und/oder Befliegungen in einem festen Turnus durchgeführt. Stromleitungen und -masten, die Aufhängungen an den Masten und die Gebäude im Umfeld der Stromleitungen werden regelmäßig durch Hubschrauberflüge aus der Luft inspiziert.A constant energy supply from the energy infrastructure is essential for a modern and civilized life. Maintaining the systems reduces the risk of interruptions in the energy supply and ensures the expected security of supply. Inspections are used to identify problems early, before failures can occur. This is why energy infrastructure systems are usually inspected at regular intervals to identify potential sources of danger. Overhead lines are inspected as standard by walk-throughs and/or flights at fixed intervals. Power lines and masts, the suspensions on the masts and the buildings in the vicinity of the power lines are regularly inspected from the air by helicopter flights.

Aus US 4,818,990 ist ein Überwachungssystem bekannt, bei dem eine einzigartige ferngesteuerte Drohne mit zwei gegenläufigen Propellern zum Einsatz kommt, die mit Geräten zur Erfassung des elektrischen Feldes, zur Wärme-Infrarot-Bildgebung, zur Videobildgebung, zur Akustik und zur Erfassung von Koronaentladungen ausgestattet ist. Die kompakte, ferngesteuerte Drohne fliegt entlang eines Stromkorridors und wird in einem festen Abstand zu einem äußeren Phasenleiter gehalten, wobei an Bord befindliche Schaltkreise zur Erkennung des elektrischen Feldes, Video-/Infrarotbilder und ein RF/Laser-Höhenmesser verwendet werden. Die gegenläufige Konfiguration der Propeller mit Doppelturbo-Antrieb, die auf koaxialen vertikalen Wellen montiert sind, bietet eine äußerst stabile Plattform im Gegensatz zu herkömmlichen bemannten Hubschraubern, die derzeit für Routinepatrouillen in der Vorfahrt eingesetzt werden. Zwei gegenläufige, untertassenförmige Hilfspropeller sorgen für ein Maß an Stabilität, das dem eines herkömmlichen Hubschraubers weit überlegen ist, insbesondere bei böigem Wind. Die an Bord befindlichen Sensoren und Videokameras ermöglichen den Stromversorgern ein wirtschaftliches Konzept für die Überwachung von Vorfahrtsstraßen, die Überprüfung von ausgefransten Leitern oder schadhaften Spleißen durch Infrarotsensoren, die Erkennung von gerissenen Isolatoren durch Akustik-/Koronasensoren, die Überwachung von kritischen, thermisch begrenzten Spannweiten und andere Überwachungsfunktionen.Out of US 4,818,990 is known a surveillance system that utilizes a unique remotely controlled drone with twin counter-rotating propellers equipped with electric field sensing, thermal infrared imaging, video imaging, acoustics and corona discharge detection equipment. The compact, remotely controlled drone flies along a power corridor and is maintained at a fixed distance from an external phase conductor, using onboard electric field detection circuitry, video/infrared imagery and an RF/laser altimeter. The contra-rotating configuration of the twin-turbocharged propellers mounted on coaxial vertical shafts provides an extremely stable platform unlike conventional manned helicopters currently used for routine right-of-way patrols. Two counter-rotating, saucer-shaped auxiliary propellers provide a level of stability far superior to that of a conventional helicopter, especially in gusty winds. The onboard sensors and video cameras enable power utilities to economically implement priority road monitoring, infrared sensor inspection of frayed conductors or damaged splices, acoustic/corona sensor detection of cracked insulators, critical thermally limited span monitoring and other monitoring functions.

Die US 2015/0353196 A1 zeigt ein Fluggerät mit einem elektromagnetischen Feldsensor, einer einstellbaren elektromagnetischen Referenzfeldstärke, einem Komparator, einem Fallschirm, einem Fallschirmauslöser und einer Inspektionskamera zur Überprüfung eines Freileitungskorridors mit Masten, Phasenleitern und Abschirmdrähten. Die elektromagnetische Referenzfeldstärke wird vor dem Flug eingestellt, um die minimale elektromagnetische Feldstärke festzulegen, bevor der Auslöser des Fallschirms den Fallschirm auslöst. Die elektromagnetische Referenzfeldstärke entspricht einem Radius und damit einem virtuellen Tunnel, außerhalb dessen die Flugzeugzelle nicht fliegen kann, ohne den Fallschirm auszulösen, unabhängig vom Zustand des Autopiloten, des GPS-Signals oder der Funkverbindung.The US 2015/0353196 A1 shows an aircraft with an electromagnetic field sensor, an adjustable electromagnetic reference field strength, a comparator, a parachute, a parachute release and an inspection camera for inspecting an overhead power line corridor with masts, phase conductors and shielding wires. The electromagnetic reference field strength is set before flight to establish the minimum electromagnetic field strength before the parachute release triggers the parachute. The electromagnetic reference field strength corresponds to a radius and thus a virtual tunnel outside of which the airframe cannot fly without releasing the parachute, regardless of the state of the autopilot, the GPS signal or the radio link.

Gelegentlich müssen Isolatorketten, die die Stromleitungen von den Anlagen trennen, ausgetauscht werden, ebenso wie die Abstandshalter, die dafür sorgen, dass genügend Platz zwischen den Leitungen vorhanden ist. Aber auch alternde Traversen und Masten müssen erneuert oder repariert werden.Occasionally, insulator chains that separate the power lines from the equipment need to be replaced, as do the spacers that ensure there is enough space between the lines. But aging trusses and masts also need to be replaced or repaired.

In der Regel wurde bisher eine sehr grobe Methodik der manuellen und bodengestützten Überprüfung von Anlagen angewandt. Hier muss mit Hilfe eines stabilisierten Fernglases eine Überprüfung und Beobachtung aus mindestens drei Richtungen für Masten und sichtbare Leitungsteile durchgeführt werden.As a rule, a very crude methodology of manual and ground-based inspection of systems has been used so far. Here, an inspection and observation of masts and visible parts of the lines must be carried out from at least three directions using stabilized binoculars.

Relativ neu ist die mögliche zusätzliche Überprüfung aus der Luft mit einem Hubschrauber oder einem unbemannten Luftfahrzeug. Hierbei ist insbesondere die Konstruktion der Anlagen, vor allem die Oberseite der Traversen und der Mastkopf, eingehend zu untersuchen und fotografisch zu dokumentieren. Bei der Fotodokumentation ist besonderes Augenmerk auf die richtige Ausrichtung der Kamera und die Auflösung des Bildmaterials für die zeitversetzte Auswertung zu legen.A relatively new option is the possibility of additional inspection from the air using a helicopter or an unmanned aerial vehicle. In this case, the construction of the systems, especially the top of the trusses and the mast head, must be examined in detail and documented photographically. When taking photographs, particular attention must be paid to the correct alignment of the Camera and the resolution of the image material for the time-delayed evaluation.

Festgestellte Mängel sollten mit mehreren Fotos aus unterschiedlichen Perspektiven festgehalten werden. Für die Zuordnung ist die Dokumentation der Mastbezeichnung oder eine andere schlüssige Zuordnung des Fehlerortes relevant. Oft ist es eine Herausforderung, einen Mangel so abzubilden, dass er eindeutig identifiziert und sein Schweregrad beurteilt werden kann.Defects identified should be recorded with several photos from different perspectives. Documentation of the mast designation or another conclusive assignment of the location of the defect is relevant for the assignment. It is often a challenge to depict a defect in such a way that it can be clearly identified and its severity assessed.

Die Überprüfung aus der Luft mit einem Hubschrauber oder einem unbemannten Luftfahrzeug wird in der Regel manuell von Piloten durchgeführt. Infolgedessen sind die Bilder in Bezug auf den Winkel und die Bildqualität in der Regel uneinheitlich. Außerdem hängt der manuelle Aufnahmeprozess von den Fähigkeiten des Piloten ab und ist relativ langsam und zeitaufwändig.Aerial inspection using a helicopter or unmanned aerial vehicle is usually performed manually by pilots. As a result, images are usually inconsistent in terms of angle and image quality. In addition, the manual shooting process depends on the pilot's skills and is relatively slow and time-consuming.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Überprüfung von Energieinfrastrukturen bereitzustellen, das relevante Anlagenteile wiederholt und zeitsparend mit hochauflösenden Bildern erfasst. Die Bilder sollen für eine orts- und zeitunabhängige Auswertung geeignet sein. Darüber hinaus soll die Überprüfung automatisiert werden können.The aim of the present invention is to provide a method for checking energy infrastructures that records relevant system components repeatedly and in a time-saving manner using high-resolution images. The images should be suitable for evaluation independent of location and time. In addition, the inspection should be able to be automated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Überprüfung von Energieinfrastrukturen gemäß dem Hauptanspruch und ein System gemäß dem untergeordneten Hauptanspruch gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den Zeichnungen.This object is achieved according to the invention by a method for checking energy infrastructures according to the main claim and a system according to the subordinate main claim. Preferred embodiments emerge from the subclaims, the description, the exemplary embodiments and the drawings.

Erfindungsgemäß ist jede Prüfstrecke vordefiniert, jede Prüfstrecke ist präzise, jede Prüfstrecke ist zeitlich und/oder örtlich wiederholbar.According to the invention, each test section is predefined, each test section is precise, each test section is repeatable in time and/or location.

Der Begriff Energieinfrastruktur umfasst zum Beispiel Verteilermasten, Übertragungsmasten und Leitungen. Darüber hinaus kann der Begriff Energieinfrastruktur auch alle so genannten erneuerbaren Energien umfassen, wie z. B. Solarfelder, Windturbinen und Solartürme. Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel von Verteilermasten beschrieben, kann aber auf alle Energieinfrastrukturen angewendet werden.The term energy infrastructure includes, for example, distribution masts, transmission masts and lines. In addition, the term energy infrastructure can also include all so-called renewable energies, such as solar fields, wind turbines and solar towers. The invention is described below using distribution masts as an example, but can be applied to all energy infrastructures.

Beispielsweise liegen die Positionen in der ersten Prüfstrecke relativ zueinander im Vergleich zu den Positionen in der anderen Prüfstrecke relativ zueinander innerhalb eines Toleranzbereichs, wobei die Abweichungen in x- oder y- oder z-Richtung weniger als 500 cm, vorzugsweise weniger als 100 cm, insbesondere weniger als 20 cm in der räumlichen Ausrichtung betragen.For example, the positions in the first test section relative to each other are within a tolerance range compared to the positions in the other test section relative to each other, wherein the deviations in the x- or y- or z-direction are less than 500 cm, preferably less than 100 cm, in particular less than 20 cm in the spatial orientation.

Eine Mission umfasst mindestens eine Prüfstrecke zur Überprüfung einer Anlage der Energieinfrastruktur, insbesondere von Verteilermasten, bei dem Bilder der Anlage aufgenommen werden.A mission includes at least one test track to check an energy infrastructure installation, in particular distribution towers, during which images of the installation are taken.

Eine Mission kann beispielsweise auch zwei Prüfstrecken oder eine Vielzahl von Prüfstrecken von Anlagen desselben Typs oder von Anlagen unterschiedlichen Typs umfassen.For example, a mission may also include two test tracks or a plurality of test tracks of installations of the same type or of installations of different types.

Vorzugsweise umfasst eine Prüfstrecke mindestens eine Position in geringer räumlicher Entfernung zu einem Objekt, an der die Drohne ihre Flugbewegung anhält, um ein Bild aufzunehmen.Preferably, a test track comprises at least one position at a short spatial distance from an object at which the drone stops its flight movement to take an image.

Eine Prüfstrecke umfasst z. B. alle Positionen zur Überprüfung eines Objekts, von denen Bilder zur Beurteilung des Zustands des Objekts erzeugt werden.For example, a test track includes all positions for checking an object from which images are generated to assess the condition of the object.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Prüfstrecke mindestens eine Position oberhalb des Objekts, von der aus mindestens ein Bild des Objekts aus der Vogelperspektive erzeugt wird, wobei die Kamera und der Gimbal direkt nach unten gerichtet sind.In a preferred embodiment of the invention, the test section comprises at least one position above the object from which at least one image of the object is generated from a bird's eye view, with the camera and the gimbal pointing directly downwards.

Eine Drohne ist ein unbemanntes Luftfahrzeug, das autonom von einem Computer oder vom Boden aus per Fernsteuerung betrieben und navigiert werden kann, ohne dass eine Besatzung an Bord ist.A drone is an unmanned aerial vehicle that can be operated and navigated autonomously by a computer or remotely from the ground without a crew on board.

Die Fernsteuerung der Drohne wird zum Beispiel durch eine anwendungsbasierte Steuerung in Form eines Controllers realisiert. Dieser Controller kann somit über einen Download mit weiteren Anwendungen ergänzt werden.The remote control of the drone is realized, for example, by an application-based control in the form of a controller. This controller can therefore be supplemented with additional applications via a download.

Im Idealfall ist der Controller androidbasiert.Ideally, the controller is Android-based.

Die Drohne verfügt auch über eine hochauflösende Kamera und/oder viele Sensoren, die in allen Dimensionen ausgerichtet werden können, insbesondere mit Hilfe eines Gimbals. Ein Gimbal ist eine motorisierte kardanische Aufhängung, die dazu dient, die Bewegungen eines optischen Geräts, in der Regel einer Kamera, weniger ruckartig und flüssiger zu machen.The drone also has a high-resolution camera and/or many sensors that can be aligned in all dimensions, especially with the help of a gimbal. A gimbal is a motorized gimbal that serves to make the movements of an optical device, usually a camera, less jerky and more fluid.

So verfügt die Drohne über eine Vielzahl von Sensoren, wie z. B. Drehratensensoren, Beschleunigungssensoren, einen Kompass und einen Luftdrucksensor sowie einen GPS-Sensor.The drone has a variety of sensors, such as yaw rate sensors, acceleration sensors, a compass and an air pressure sensor as well as a GPS sensor.

Darüber hinaus kann die Drohne über einen Kollisionsschutz verfügen, der auf der Erkennung von Hindernissen basiert.In addition, the drone can have collision protection based on the detection of obstacles.

Die von der hochauflösenden Kamera aufgenommenen Bilder haben zum Beispiel eine Auflösung von mindestens 5472 x 3648 Pixeln und werden vorzugsweise im JPEG-Format mit höchstens minimaler Komprimierung und bestenfalls unkomprimiert gespeichert. Darüber hinaus enthalten die Metadaten jedes Bildes vorzugsweise die GPS-Koordinaten, die kardanische Neigung, Drehung und Schwenkung der Kamera sowie Datum und Uhrzeit der Aufnahme.For example, the images captured by the high-resolution camera have a resolution of at least 5472 x 3648 pixels and are preferably stored in JPEG format with minimal compression at most and preferably uncompressed. In addition, the metadata of each image preferably includes the GPS coordinates, the gimbal tilt, roll and pan of the camera, and the date and time of the capture.

Darüber hinaus ist die Kamera auch für die Erstellung von Wärmebildern geeignet. Die Bilder haben eine Auflösung von mindestens 640 x 640 Pixel.The camera is also suitable for creating thermal images. The images have a resolution of at least 640 x 640 pixels.

Im Idealfall sind die vorhandenen Energieinfrastrukturen, insbesondere die Verteilermasten, in Bezug auf Lage, Art und Größe bereits bekannt. Die Betreiber solcher Energieinfrastrukturen verfügen in der Regel bereits über hochauflösende, dreidimensionale Karten, die z. B. durch Lidar-Messungen erstellt wurden.Ideally, the existing energy infrastructures, especially the distribution masts, are already known in terms of location, type and size. The operators of such energy infrastructures usually already have high-resolution, three-dimensional maps, which were created, for example, using lidar measurements.

Alternativ können die Daten für die Erstellung von detaillierten Karten der Verteilungsmasten auch per Drohne oder Hubschrauberflug mit Lidar-Technologie erfasst und anschließend zur Verfügung gestellt werden.Alternatively, the data for creating detailed maps of the distribution masts can also be collected by drone or helicopter flight using lidar technology and then made available.

Ein Energieinfrastrukturbetreiber definiert vorzugsweise Bereiche von Anlagen, die für die vorbeugende Wartung inspiziert werden sollen. Basierend auf den hochauflösenden, dreidimensionalen Karten und den definierten Inspektionsbereichen generiert die Plattform z.B. mit einem Smart Mission Planner als Teil der Plattform eine Mission.An energy infrastructure operator preferably defines areas of assets that are to be inspected for preventive maintenance. Based on the high-resolution, three-dimensional maps and the defined inspection areas, the platform generates a mission, e.g. with a Smart Mission Planner as part of the platform.

Die Plattform ist ein Raum, der sowohl von allen Betreiberplattformen der Energieinfrastruktur als auch von allen Controllern zur Drohnensteuerung oder von allen Drohnenteilen über mindestens eine anwendungsunabhängige Schnittstelle sowie über mindestens eine Verbindungsschnittstelle zugänglich ist. Die Zugänglichkeit kann über alle derzeit bekannten Formen der Datenübertragung realisiert werden.The platform is a space that is accessible from all energy infrastructure operator platforms as well as from all drone control controllers or from all drone parts via at least one application-independent interface and at least one connection interface. Accessibility can be achieved via all currently known forms of data transmission.

Die Plattform ist z. B. ein Ort oder ein Raum in einer Cloud, mit dem von allen Standorten weltweit eine Verbindung hergestellt werden kann.The platform is, for example, a place or space in a cloud that can be connected from all locations worldwide.

Der Smart Mission Planner ist ein Teil der Plattform, der aus den Eingabedaten ein 3D-Modell einer Prüfstrecke oder einer Mission erstellen kann. Der Smart Mission Planner arbeitet zum Beispiel mit GPS-basierten Daten.The Smart Mission Planner is a part of the platform that can create a 3D model of a test track or a mission from the input data. The Smart Mission Planner works with GPS-based data, for example.

Gleichzeitig erstellt der Smart Mission Planner der Plattform die notwendigen digitalen Daten, die für die Genehmigung von Überprüfungen der Energieinfrastruktur bei Infrastrukturbehörden eingereicht werden müssen. Die Plattform übermittelt die Genehmigungsdaten z. B. direkt an die Genehmigungsbehörde und setzt die Genehmigungsdaten bei Erteilung der Genehmigung in den Einsatz um.At the same time, the platform's Smart Mission Planner creates the necessary digital data that must be submitted to infrastructure authorities for approval of energy infrastructure reviews. The platform transmits the approval data directly to the approval authority, for example, and implements the approval data when the approval is granted.

Zur Durchführung der Überprüfung der Verteilermasten wird der Auftrag z. B. an einen Drohnenpiloten vorzugsweise eines Inspektionsunternehmens übertragen und an einen anwendungsbasierten Controller zur Steuerung der Drohne weitergegeben.To carry out the inspection of the distribution booms, the order is transferred to a drone pilot, preferably from an inspection company, and passed on to an application-based controller to control the drone.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Mission vom Steuergerät auf die Drohne geladen, so dass die Drohne die Mission mit den Prüfstrecken im automatischen Flugmodus fliegen kann.In an advantageous embodiment of the invention, the mission is loaded from the control unit onto the drone so that the drone can fly the mission with the test tracks in automatic flight mode.

Zum Beispiel wird die Drohne direkt über den Controller gesteuert. Hier haben sich besonders hochwertige Drohnen mit Controllern bewährt, deren Steuerung auf Basis von Android trainiert ist.For example, the drone is controlled directly via the controller. High-quality drones with controllers that are trained to operate on the basis of Android have proven particularly useful here.

In einer alternativen Variante der Erfindung kann bei hinreichend stabiler Datenverbindung, z.B. auf beliebiger bekannter Mobilfunkbasis, die Drohne auch direkt über die Verbindungsschnittstelle der Plattform in Echtzeit gesteuert werden.In an alternative variant of the invention, if the data connection is sufficiently stable, e.g. on any known mobile radio basis, the drone can also be controlled directly in real time via the connection interface of the platform.

Die Echtzeitkinematik ist in der Geodäsie ein Verfahren zur präzisen Bestimmung von Positionskoordinaten mit Hilfe von Satellitennavigationsverfahren, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der Drohne eingesetzt wird.In geodesy, real-time kinematics is a method for the precise determination of position coordinates using satellite navigation methods, which is used in the method according to the invention with the drone.

Vor Ort an den Energieinfrastrukturanlagen startet der Drohnenpilot den Drohnenflug, nachdem die örtlichen Bedingungen, wie z. B. das Wetter, für einen Drohnenflug geeignet sind. Um die Mission zu starten, nimmt die Drohne einen beliebigen Punkt auf und hält die Position für den Abgleich mit den GPS-Daten der Mission.On site at the energy infrastructure facilities, the drone pilot starts the drone flight after the local conditions, such as the weather, are suitable for a drone flight. To start the mission, the drone records an arbitrary point and holds the position for comparison with the mission's GPS data.

Dieser Punkt für den Abgleich der GPS-Daten kann z.B. direkt nach dem Start knapp über dem Boden oder z.B. über der ersten Kühlstelle in einer Entfernung von 2 - 3 m über der Kühlstelle liegen.This point for comparing the GPS data can be, for example, just above the ground immediately after takeoff or, for example, above the first cooling point at a distance of 2 - 3 m above the cooling point.

Nach dem Abgleich der GPS-Daten fliegt die Drohne automatisch mindestens eine Prüfstrecke der Mission ab. Dabei stoppt sie den Flug an jeder in der Prüfstrecke definierten Position, richtet die Kamera auf die jeweilige Komponente des Objekts und nimmt mindestens ein hochauflösendes Bild auf.After comparing the GPS data, the drone automatically flies at least one test section of the mission. It stops the flight at each position defined in the test section, points the camera at the respective component of the object and takes at least one high-resolution image.

Die Mission kann zum Beispiel auch mehrere Prüfstrecken umfassen, wobei der Drohnenpilot den Flug zwischen den Prüfstrecken manuell durchführen kann. Die Drohne bewegt sich von einer ersten Position zur nächsten Position entlang einer geometrischen Geraden auf der kürzesten Verbindung.The mission can, for example, also include several test tracks, with the drone pilot Flight between the test routes can be carried out manually. The drone moves from a first position to the next position along a geometric straight line on the shortest connection.

Innerhalb einer Prüfstrecke oder einer Verbindungsstrecke bewegt sich die Drohne vorzugsweise von einer ersten Position zur nächsten Position entlang einer geometrischen Geraden auf der kürzesten Verbindung.Within a test section or a connecting section, the drone preferably moves from a first position to the next position along a geometric straight line on the shortest connection.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung fliegt die Drohne im Rahmen der Mission mindestens eine Verbindungsstrecke zwischen den Prüfstrecken automatisiert ab.In an advantageous embodiment of the invention, the drone automatically flies at least one connecting route between the test routes as part of the mission.

So kann beispielsweise ein ganzer Bereich von Energieinfrastrukturanlagen mittels Drohnenflug automatisiert inspiziert werden. Dabei arbeitet die automatisiert fliegende Drohne die Prüfstrecken und Verbindungspfade nacheinander ab. Ein solcher vollautomatischer Drohnenflug ist nur durch die Energieversorgung für den Flug und/oder durch die Kapazität zur Bilderfassung begrenzt. In dieser Ausführungsform beschränkt sich die Aufgabe des Drohnenpiloten lediglich auf den Start der Mission und die Entgegennahme der Drohne am Ende der Mission.For example, an entire area of energy infrastructure facilities can be inspected automatically using drone flight. The automated drone works through the inspection routes and connection paths one after the other. Such a fully automated drone flight is only limited by the power supply for the flight and/or the capacity for image capture. In this embodiment, the drone pilot's task is limited to starting the mission and receiving the drone at the end of the mission.

Vorteilhafterweise haben die aufgenommenen Bilder der Anlagen oder Komponenten der Energieinfrastrukturanlagen mindestens eine Auflösung von 5472 x 3648 Pixel. Die Auflösung entspricht also z.B. 5K.Advantageously, the recorded images of the systems or components of the energy infrastructure systems have a resolution of at least 5472 x 3648 pixels. The resolution therefore corresponds to 5K, for example.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Bilder unkomprimiert im JPEG-Format gespeichert.In an advantageous embodiment of the invention, the images are stored uncompressed in JPEG format.

Darüber hinaus enthalten die Metadaten jedes Bildes u.a. die GPS-Koordinaten, die kardanische Neigung, die Drehung und den Schwenk der Kamera, das Datum sowie die Uhrzeit der Aufnahme.In addition, the metadata of each image includes, among other things, the GPS coordinates, the gimbal tilt, the rotation and pan of the camera, the date and time of the capture.

In der einfachsten Version der Erfindung erstellt die Drohne ein Bild über einem Objekt der Energieinfrastruktur, beispielsweise im Nadir. Im Falle eines Stromverteilungsmastes und/oder eines Sendemastes umfasst das Bild die Spitze des Mastes, die Querarme, die Aufhängungen, die Isolatoren und die Stromleitungen.In the simplest version of the invention, the drone creates an image above an energy infrastructure object, for example at nadir. In the case of a power distribution mast and/or a transmission mast, the image includes the top of the mast, the cross arms, the suspensions, the insulators and the power lines.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird von jeder Anlage in jeder der fünf Positionen mindestens ein Bild aufgenommen. Dabei werden detaillierte Bilder z. B. von jeder Stromleitungsaufhängung, jedem Querarm und auch vom Fundament des Mastes und dem Mast selbst aufgenommen. Idealerweise wird jede Sammlung von Bildern der Anlagen durch ein Bild ergänzt, das von oben auf den Scheitelpunkt der Anlage gerichtet ist.In an advantageous embodiment of the invention, at least one image is taken of each installation in each of the five positions. Detailed images are taken, for example, of each power line suspension, each cross arm and also of the foundation of the mast and the mast itself. Ideally, each collection of images of the installations is supplemented by an image that is directed from above at the apex of the installation.

Zusätzlich oder alternativ können auch die Stromleitungen zwischen den Verteilermasten mit Hilfe von Bild- und/oder Videoanalysen überprüft werden.Additionally or alternatively, the power lines between the distribution towers can also be checked using image and/or video analysis.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung von Verteilermasten mit einem automatisierten Einsatz von mindestens einer Drohne bietet eine bisher unerreichte Qualität und Wiederholbarkeit der erzeugten Bilder, die für die zustandsorientierte Wartung der Anlagen genutzt werden können.The method according to the invention for inspecting distribution booms with an automated use of at least one drone offers a previously unattained quality and repeatability of the images generated, which can be used for condition-based maintenance of the systems.

Diese Wiederholbarkeit der Qualitäts- und Aufnahmeperspektive wird z.B. bei baugleichen Anlagen dadurch erreicht, dass der identische Prüfweg und die identischen Kameraeinstellungen durch das Verfahren realisiert werden können.This repeatability of the quality and recording perspective is achieved, for example, in the case of identical systems, by the fact that the identical test path and the identical camera settings can be realized through the process.

Wenn eine Prüfstrecke desselben Objekts zu einem anderen Zeitpunkt wiederholt wird, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren außerdem eine ideale Wiederholbarkeit der Qualität und der Perspektive der Bilder.Furthermore, when a test section of the same object is repeated at a different time, the method according to the invention enables ideal repeatability of the quality and perspective of the images.

Bei einer Wiederholung eines Inspektionsfluges an einer baugleichen Anlage zu einem späteren Zeitpunkt in Form einer zuvor bereits definierten Prüfstrecke liegen die Positionen der Prüfstrecken zueinander innerhalb eines Toleranzbereiches, wobei die Abweichungen in x- oder y- oder z-Richtung kleiner als 500 cm, vorzugsweise kleiner als 100 cm, insbesondere kleiner als 20 cm in der räumlichen Orientierung sind.When an inspection flight is repeated at a later point in time on an identical system in the form of a previously defined test section, the positions of the test sections relative to one another are within a tolerance range, with the deviations in the x-, y- or z-direction being less than 500 cm, preferably less than 100 cm, in particular less than 20 cm in the spatial orientation.

Die Abweichungen der Positionen in einer zeitlichen Wiederholung der Prüfstrecken zu den Positionen, die genau den Positionen der ersten Prüfstrecke entsprechen, sind kleiner als 500 cm, vorzugsweise kleiner als 50 cm, insbesondere kleiner als 10 cm, in x- oder y- oder z-Richtung.The deviations of the positions in a temporal repetition of the test sections from the positions which exactly correspond to the positions of the first test section are less than 500 cm, preferably less than 50 cm, in particular less than 10 cm, in the x- or y- or z-direction.

Die Abweichungen der Positionen in einer zeitlich und/oder räumlich versetzten Wiederholung einer Prüfstrecke, die genau den Positionen einer ersten Prüfstrecke entsprechen, sind kleiner als 500 cm in x- oder y- oder z-Richtung, vorzugsweise kleiner als 100 cm, insbesondere kleiner als 10 cm.The deviations of the positions in a temporally and/or spatially offset repetition of a test section, which correspond exactly to the positions of a first test section, are less than 500 cm in the x- or y- or z-direction, preferably less than 100 cm, in particular less than 10 cm.

Bei der Wiederholung eines gesamten Einsatzes, der aus einer Folge von mindestens zwei Prüfstrecken und gegebenenfalls mindestens eine Verbindungsstrecke besteht, liegen die Positionen jeder Prüfstrecke im Vergleich zu den Positionen einer vorangegangenen Prüfstrecke relativ zueinander in einem Toleranzbereich, wobei die Abweichungen weniger als 500 cm in x- oder y- oder z-Richtung, vorzugsweise weniger als 100 cm, insbesondere weniger als 20 cm in der räumlichen Orientierung betragen.When repeating an entire operation consisting of a sequence of at least two test sections and, if necessary, at least one connecting section, the positions of each test section relative to the positions of a previous test section lie within a tolerance range, with the deviations being less than 500 cm in the x- or y- or z-direction, preferably less than 100 cm, in particular less than 20 cm in spatial orientation.

Die Abweichungen der Positionen bei einer zeitlich und/oder räumlich versetzten Wiederholung einer Prüfstrecke betragen jeweils in einer Mission weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 2 cm, insbesondere weniger als 1 cm, in x- oder y- oder z-Richtung.The deviations of the positions in a temporally and/or spatially offset repetition of a test section in each mission are less than 5 cm, preferably less than 2 cm, in particular less than 1 cm, in the x-, y- or z-direction.

In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird die relative Entfernung und Richtung von einer vorherigen Position als Grundlage für die Bewegung einer Drohne zu einer nächsten Position innerhalb einer Prüfstrecke und/oder innerhalb einer Mission verwendet.In a preferred variant of the invention, the relative distance and direction from a previous position is used as a basis for the movement of a drone to a next position within a test track and/or within a mission.

Dabei wird die Prüfstrecke und/oder die Verbindungsstrecke relativ zur Startposition definiert. Die Startposition wird durch einen Vergleich mit der exakten GPS-Position bestimmt. Für die weitere Bewegung und das Anhalten an Positionen der Drohne sind die Berechnungen der relativen Entfernung und Richtung entscheidend.The test section and/or the connecting section are defined relative to the starting position. The starting position is determined by comparing it with the exact GPS position. The calculations of the relative distance and direction are crucial for further movement and stopping at positions of the drone.

Die Koordinaten der Prüfstrecke werden also auf der Grundlage eines zu Beginn einer Mission festgelegten Basispunkts neu berechnet. Höhe, Kurs, Breite und Länge dieses Basispunkts werden von den Sensoren der Drohne aufgezeichnet. Für die nächste Position wird die Höhe zur Basishöhe addiert oder subtrahiert, und die neue Länge und Breite werden als Entfernung zum Basispunkt berechnet.So the coordinates of the test track are recalculated based on a base point set at the beginning of a mission. The altitude, heading, latitude and longitude of this base point are recorded by the drone's sensors. For the next position, the altitude is added or subtracted from the base altitude, and the new longitude and latitude are calculated as the distance to the base point.

Die Koordinaten der ersten Position der Mission werden vorzugsweise den Koordinaten des Basispunktes zugeordnet.The coordinates of the first position of the mission are preferably assigned to the coordinates of the base point.

So werden beispielsweise Vektoren als Grundlage für die Flugbewegung der Drohne ausgehend von der Startposition ermittelt.For example, vectors are determined as a basis for the flight movement of the drone starting from the starting position.

In einer anderen Variante der Erfindung werden Vektoren als Grundlage der Flugbewegung der Drohne ausgehend von jeder Position ermittelt und so kann jede andere Position mit einem Vektor erreicht werden.In another variant of the invention, vectors are determined as the basis for the flight movement of the drone starting from each position and thus any other position can be reached with a vector.

Im Idealfall korreliert die Geschwindigkeit der Drohne mit der Vektorbestimmung der Plattform.Ideally, the speed of the drone correlates with the vector determination of the platform.

In einer alternativen Variante der Erfindung basiert die Mission auf absoluten GPS-Positionen und der Verknüpfung dieser GPS-Positionen.In an alternative variant of the invention, the mission is based on absolute GPS positions and the linking of these GPS positions.

In der alternativen Ausführungsform der Erfindung werden die absoluten GPS-Positionen in Kombination mit der Flughöhe verwendet, um die Bildaufnahmepositionen und die Flugbewegung der Drohne zu bestimmen. Auf diese Weise basiert die Bildaufnahmeposition oder die aktuelle sowie die variable Flugposition nicht auf der Position der Drohne relativ zur vorherigen Position.In the alternative embodiment of the invention, the absolute GPS positions are used in combination with the flight altitude to determine the image capture positions and the flight movement of the drone. In this way, the image capture position or the current and variable flight position are not based on the position of the drone relative to the previous position.

Damit wird die individuelle Position für die Erstellung von Bildern der Energieinfrastrukturanlagen, insbesondere der Verteilungsmasten, sowie der Winkel und die Kameraausrichtung in Korrelation zu absoluten GPS-Daten festgelegt. Die auf GPS-Daten basierenden Positionen werden mit Vektoren verknüpft.This determines the individual position for creating images of the energy infrastructure assets, especially the distribution masts, as well as the angle and the camera orientation in correlation to absolute GPS data. The positions based on GPS data are linked to vectors.

Die Überprüfung mehrerer Objekte im Rahmen einer Mission umfasst eine Reihe von Prüfstrecken, die auf GPS-Koordinaten basieren, um den Standort jedes Objekts und die zugehörigen Positionen für die Bildaufnahme zu ermitteln.Mission-wide inspection of multiple objects involves a series of inspection routes based on GPS coordinates to determine the location of each object and its associated positions for image acquisition.

Unabhängig von der Ausführung der automatisierten Mission wird die Mission des Drohneninspektionsflugs durch die Aufnahme einer beliebigen Position zum Abgleich und zur Ortung mit den GPS-Daten der Mission eingeleitet.Regardless of the execution of the automated mission, the drone inspection flight mission is initiated by recording any position for comparison and location with the mission's GPS data.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hält die Drohne ihre Flugbewegung an, um mindestens eine Bildaufnahme zu machen, wobei die Kamera während der stationären Flugposition auf ein Bauteil des Objekts gerichtet ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the drone stops its flight movement in order to take at least one image, wherein the camera is directed at a component of the object during the stationary flight position.

Zum Beispiel wird mindestens ein Bild pro Position aufgenommen. Je nach den Erfordernissen der Überprüfung können auch zwei oder mehr Bilder aus derselben und/oder leicht unterschiedlichen Richtungen aufgenommen werden.For example, at least one image is taken per position. Depending on the requirements of the inspection, two or more images may be taken from the same and/or slightly different directions.

Idealerweise werden die GPS-Koordinaten zusammen mit den Bilddaten für jedes Bild gespeichert und zusätzlich in einem Flugprotokoll mit der Bildkonfiguration verknüpft.Ideally, the GPS coordinates are stored together with the image data for each image and additionally linked to the image configuration in a flight log.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung erfolgt die Übertragung mindestens eines Bildes sowie der Daten über den Controller der Drohne an die Plattform.In an advantageous variant of the invention, at least one image and the data are transmitted to the platform via the drone controller.

In einer alternativen Variante der Erfindung wird die Drohne direkt über die Plattform gesteuert, die Bilddaten werden ebenfalls direkt in Echtzeit an die Plattform übertragen.In an alternative variant of the invention, the drone is controlled directly via the platform, and the image data is also transmitted directly to the platform in real time.

In einer alternativen Variante der Erfindung können die Daten auch direkt von der Drohne über die Verbindungsschnittstelle der Plattform empfangen werden.In an alternative variant of the invention, the data can also be received directly from the drone via the connection interface of the platform.

Vorzugsweise erzeugt die Plattform ein 3D-Modell einer Mission für einen Drohnenflug auf der Grundlage von GPS-Daten, die aus zuvor gesammelten genauen Positionsdaten mindestens eines Objekts gewonnen wurden, und in Abhängigkeit von der Definition eines Inspektionskorridors.Preferably, the platform generates a 3D model of a mission for a drone flight based on GPS data obtained from previously collected melted precise position data of at least one object were obtained, and depending on the definition of an inspection corridor.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sendet die Plattform die Daten der vordefinierten automatisierten Prüfstrecke oder der Mission an den Controller zur Steuerung der Drohne, wobei der Controller die Daten in die Drohne lädt.In an expedient embodiment of the invention, the platform sends the data of the predefined automated test track or mission to the controller for controlling the drone, wherein the controller loads the data into the drone.

Idealerweise enthält die Plattform mindestens eine Anwendungsprogrammierschnittstelle zur Kommunikation mit der Drohne, mit der Überwachungszentrale sowie mit den Plattformen der Energieinfrastrukturbetreiber und ggf. weiteren definierten Interaktionspartnern.Ideally, the platform contains at least one application programming interface for communication with the drone, with the monitoring center and with the platforms of the energy infrastructure operators and, if necessary, with other defined interaction partners.

Vorzugsweise generiert die Plattform auch Einsatzinformationen aus mindestens einer Prüfstrecke für die Freigabe der Systemprüfung bei der zuständigen Überwachungsstelle.Preferably, the platform also generates operational information from at least one test track for the approval of the system test by the responsible monitoring body.

Gleichzeitig übernimmt die Plattform über eine Verbindungsschnittstelle die Übertragung der Flugbuchdaten an die entsprechende Überwachungsstelle des Verteilermastes.At the same time, the platform uses a connection interface to transfer the flight log data to the corresponding monitoring point on the distribution mast.

Das erfindungsgemäße System zur Überprüfung von Verteilermasten umfasst mindestens eine Drohne mit einer ausrichtbaren hochauflösenden Kamera, einen Controller mit anwendungsbasierter Steuerung und eine Plattform, die geeignet ist, die Drohne automatisch entlang mindestens einer Prüfstrecke einer von der Plattform vordefinierten Mission zu fliegen und mindestens ein Bild einer Komponente einer Anlage aufzunehmen.The system according to the invention for inspecting distribution booms comprises at least one drone with an orientable high-resolution camera, a controller with application-based control and a platform which is suitable for automatically flying the drone along at least one test route of a mission predefined by the platform and for taking at least one image of a component of a system.

Erfindungsgemäß ist die Drohne dazu eingerichtet, einer automatisierten Mission zu folgen, die eine erste Prüfstrecke und mindestens eine weitere Prüfstrecke umfasst, wobei jede Prüfstrecke eine Startposition der Drohne und mindestens eine weitere Position der Drohne zur Aufnahme mindestens eines Bildes von mindestens einem Objekt mit der hochauflösenden Kamera aufweist, jede Prüfstrecke vordefiniert ist, jede Prüfstrecke präzise ist, jede Prüfstrecke zeit- und/oder ortsunabhängig wiederholbar ist.According to the invention, the drone is designed to follow an automated mission comprising a first test track and at least one further test track, wherein each test track has a starting position of the drone and at least one further position of the drone for taking at least one image of at least one object with the high-resolution camera, each test track is predefined, each test track is precise, each test track is repeatable regardless of time and/or location.

Die Plattform umfasst beispielsweise einen Prozessor, der in einer Phase des maschinellen Lernens ein Prognosemodell für die Ausfallwahrscheinlichkeit und damit den idealen Zeitpunkt für die Wartung wartungsbedürftiger Komponenten der Anlage ermittelt. Diese Fähigkeit der Plattform wird auch als künstliche Intelligenz bezeichnet.For example, the platform includes a processor that, in a machine learning phase, determines a predictive model for the probability of failure and thus the ideal time for servicing components of the system that require maintenance. This capability of the platform is also known as artificial intelligence.

Die KI der Plattform prüft die von der Drohne aufgenommenen Bilder und erstellt eine Schadensanalyse sowie eine Handlungsempfehlung. Das Bildmaterial und die Analysen werden dem Betreiber von Energieinfrastrukturanlagen über eine anwendungsunabhängige Schnittstelle zur Verfügung gestellt.The platform's AI examines the images taken by the drone and creates a damage analysis and a recommendation for action. The images and analyses are made available to the operator of energy infrastructure systems via an application-independent interface.

Im Idealfall erzeugt die hochauflösende Kamera der Drohne Bilder, die von der Kl oder dem Vorhersagemodell analysiert werden können. Das Prognosemodell ist dabei in der Lage, durch Musteranalyse und Mustererkennung zu prüfende Komponenten zu identifizieren.Ideally, the drone's high-resolution camera produces images that can be analyzed by the AI or the prediction model. The prediction model is able to identify components to be tested through pattern analysis and pattern recognition.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die Mission des Drohnenflugs durch den Einsatz von KI über mindestens eine anwendungsunabhängige Schnittstelle automatisiert. Dadurch kann die Drohne direkt in Echtzeit über die Plattform gesteuert werden.In an alternative embodiment of the invention, the drone flight mission is automated through the use of AI via at least one application-independent interface. This allows the drone to be controlled directly in real time via the platform.

Eine solche Genauigkeit im Drohnenflug und bei der Bilderzeugung ist bisher unbekannt und für einen Piloten im manuellen Betrieb nicht erreichbar. Die vorteilhafte Genauigkeit kann gezielt nur durch ein automatisiertes Flugprogramm erreicht werden.Such precision in drone flight and image generation is previously unknown and not achievable by a pilot in manual operation. The advantageous precision can only be achieved through an automated flight program.

Die Wiederholbarkeit der erfindungsgemäßen Bilder, die Komponenten von Energieinfrastrukturanlagen, insbesondere Verteilermasten, abbilden und zu unterschiedlichen Zeiten und/oder von identischen Anlagen an unterschiedlichen Standorten erzeugt wurden, ist besonders vorteilhaft und besonders günstig im Hinblick auf eine zustandsorientierte Instandhaltung.The repeatability of the images according to the invention, which depict components of energy infrastructure systems, in particular distribution towers, and were generated at different times and/or from identical systems at different locations, is particularly advantageous and particularly favorable with regard to condition-based maintenance.

In der Regel dauert eine typische manuelle Drohneninspektion für eine einfache Energieinfrastrukturanlage mindestens 200 Sekunden, vorausgesetzt, der Pilot ist besonders erfahren und mit den Erfassungsanforderungen bestens vertraut. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und System kann diese Zeitspanne für eine vergleichbare Überprüfung auf weniger als 30 Sekunden verkürzt werden.Typically, a typical manual drone inspection for a simple energy infrastructure asset takes at least 200 seconds, assuming the pilot is particularly experienced and well-versed in the acquisition requirements. With the method and system according to the invention, this time period can be reduced to less than 30 seconds for a comparable inspection.

Bei einer Mission mit mehreren Prüfstrecken in Vernetzung mit Verbindungsstrecken können die Inspektionszeiten und die allgemeinen Flugzeiten der Drohne vorteilhaft reduziert werden.In a mission with multiple test tracks connected to connecting tracks, the inspection times and the overall flight times of the drone can be advantageously reduced.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.Further advantages and features of the invention will become apparent from the description of an embodiment with reference to the drawings and from the drawings themselves.

Dabei zeigt

  • : Schematische Darstellung eines Einsatzes, bei dem jede Prüfstrecke über die Zeit wiederholbar ist,
  • : Schematische Darstellung eines Einsatzes, bei dem jede Prüfstrecke ortsunabhängig wiederholbar ist,
  • eine schematische Darstellung der Toleranzbereiche während eines Einsatzes,
  • eine beispielhafte Überprüfung in einer Draufsicht,
  • eine Darstellung des Systems und der Methode zur Überprüfung von Energieinfrastrukturanlagen.
This shows
  • : Schematic representation of an application in which each test section is repeatable over time,
  • : Schematic representation of an application in which each test section is repeatable regardless of location,
  • a schematic representation of the tolerance ranges during an operation,
  • an exemplary inspection in a plan view,
  • a description of the system and method for checking energy infrastructure facilities.

1 zeigt ein beispielhaftes Objekt 40 der Energieinfrastruktur in der Version Strommast sowie eine schematische Darstellung eines Inspektionsfluges 10, 20 einer Drohne. Das Objekt 40 hat mindestens einen Querarm 41 zur Befestigung einer Stromleitung an einem Isolator. 1 shows an exemplary object 40 of the energy infrastructure in the power pole version as well as a schematic representation of an inspection flight 10, 20 of a drone. The object 40 has at least one cross arm 41 for attaching a power line to an insulator.

zeigt einen Einsatz, bei dem jede Prüfstrecke über die Zeit wiederholbar ist. shows an application in which each test section is repeatable over time.

Zum Starten der Mission, die eine Prüfstrecke 10, 20 umfasst, nimmt die Drohne einen beliebigen Punkt auf und hält die Position für den Abgleich mit den GPS-Daten der Mission fest. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich die Startposition 11, 21 direkt über dem Objekt 40. An diesem Punkt wird ein Bild von oben mit Blickrichtung nach unten erzeugt.To start the mission, which includes a test track 10, 20, the drone records an arbitrary point and records the position for comparison with the GPS data of the mission. In the embodiment shown, the starting position 11, 21 is directly above the object 40. At this point, an image is created from above looking downwards.

Anschließend fliegt die Drohne zu anderen Positionen 12, 13, 14, stoppt den Flug, richtet die Kamera auf eine Komponente des Objekts 40 und erstellt mindestens ein Bild.The drone then flies to other positions 12, 13, 14, stops the flight, points the camera at a component of the object 40 and takes at least one image.

Die erste Prüfstrecke 10 umfasst die Positionen 11, 12, 13, 14. Die Positionen 11, 12, 13, 14 bilden ein dreidimensionales Muster.The first test section 10 comprises the positions 11, 12, 13, 14. The positions 11, 12, 13, 14 form a three-dimensional pattern.

Die andere Prüfstrecke 20 umfasst die Positionen 21, 22, 23, 24. Die Positionen 21, 22, 23, 24 bilden ein dreidimensionales Muster.The other test section 20 includes the positions 21, 22, 23, 24. The positions 21, 22, 23, 24 form a three-dimensional pattern.

Bei einer Wiederholung des Inspektionsfluges 10 zu einem späteren Zeitpunkt in Form des Inspektionsfluges 20, bei dem das Gut 40 identisch ist, liegen die Positionen 11, 12, 13, 14 in der ersten Prüfstrecke 10 im Vergleich zu den Positionen 21, 22, 23, 24 in der anderen Prüfstrecke 20 innerhalb eines Toleranzbereiches 61, 62, 63, 64 zueinander, wobei die Abweichungen in x- oder y- oder z-Richtung kleiner als 20 cm in räumlicher Orientierung sind.When the inspection flight 10 is repeated at a later time in the form of the inspection flight 20, in which the goods 40 are identical, the positions 11, 12, 13, 14 in the first test section 10 are within a tolerance range 61, 62, 63, 64 compared to the positions 21, 22, 23, 24 in the other test section 20, whereby the deviations in the x- or y- or z-direction are less than 20 cm in spatial orientation.

Die Abweichungen der Positionen 21, 22, 23, 24 während einer Wiederholung der Prüfstrecke 20 zu den Positionen 11, 12, 13, 14 des ersten Inspektionsfluges 10 betragen weniger als 10 cm in x- oder y- oder z-Richtung.The deviations of the positions 21, 22, 23, 24 during a repetition of the test section 20 to the positions 11, 12, 13, 14 of the first inspection flight 10 are less than 10 cm in the x- or y- or z-direction.

Dies führt zu hervorragend vergleichbaren Bildern von Komponenten von Energieinfrastrukturanlagen, wenn eine Überprüfung mit einem zeitlichen Abstand wiederholt wird. Diese Wiederholbarkeit ist sehr vorteilhaft für die Auswertung der Bilddateien, unabhängig davon, ob die Auswertung von einem Menschen und/oder einer KI durchgeführt wird.This results in highly comparable images of energy infrastructure asset components when an inspection is repeated at different times. This repeatability is very beneficial for the evaluation of the image files, regardless of whether the evaluation is carried out by a human and/or an AI.

zeigt ein Beispiel für zwei Anlagen 40, 50 der Energieinfrastruktur in der Ausführungsvariante Verteilermast sowie eine schematische Darstellung eines Einsatzes zur Überprüfung der Energieinfrastruktur, bei dem die Verteilermasten anhand von zwei Prüfstrecken 10, 20 lokal nacheinander abgefahren werden. shows an example of two systems 40, 50 of the energy infrastructure in the distribution boom design variant as well as a schematic representation of an operation for checking the energy infrastructure, in which the distribution booms are locally tested one after the other using two test sections 10, 20.

In ist ein Einsatz dargestellt, bei dem jede Prüfstrecke eine wiederholbare Position ist. Die erste Prüfstrecke 10 umfasst die Positionen 11, 12, 13, 14. Die Positionen 11, 12, 13, 14 bilden ein dreidimensionales Muster. Die andere Prüfstrecke 20 umfasst die Positionen 21, 22, 23, 24. Die Positionen 21, 22, 23, 24 bilden ein dreidimensionales Muster.In 1 shows an application in which each test section is a repeatable position. The first test section 10 comprises the positions 11, 12, 13, 14. The positions 11, 12, 13, 14 form a three-dimensional pattern. The other test section 20 comprises the positions 21, 22, 23, 24. The positions 21, 22, 23, 24 form a three-dimensional pattern.

Die Mission umfasst die Prüfstrecken 10, 20, die direkt nacheinander ausgeführt werden und über einen Verbindungspfad 2 miteinander verbunden sind. Zum Start nimmt die Drohne einen beliebigen Punkt auf und hält die Position zum Vergleich mit den GPS-Daten der Mission fest. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich die Startposition 11 direkt über dem Objekt 40. An diesem Punkt wird ein Bild von oben mit Blickrichtung nach unten erzeugt.The mission includes the test sections 10, 20, which are carried out directly one after the other and are connected to each other via a connecting path 2. At the start, the drone records an arbitrary point and records the position for comparison with the GPS data of the mission. In the embodiment shown, the starting position 11 is directly above the object 40. At this point, an image is created from above looking downwards.

Nach der Startposition 11 fliegt die Drohne jeweils eine andere Position 12, 13, 14 an, stoppt den Flug, richtet die Kamera auf ein Bauteil der Anlage 40, in dieser Ausführungsvariante ist das Bauteil als Querträger 41 ausgebildet und erzeugt mindestens ein Bild, zum Beispiel von der Aufhängung und dem Isolator der Stromleitung.After the starting position 11, the drone flies to another position 12, 13, 14, stops the flight, points the camera at a component of the system 40, in this embodiment the component is designed as a cross member 41 and generates at least one image, for example of the suspension and the insulator of the power line.

Im Rahmen des Einsatzes verbindet die Drohne die Prüfstrecken 10, 20 automatisch mit einem Verbindungspfad 2. Die Prüfstrecke 20 beginnt mit der Position 21 über dem Objekt 50. An Position 21 erzeugt die Drohne ein Bild von oben mit Blickrichtung nach unten. Nach der Position 21 fliegt die Drohne jeweils eine weitere Position 22, 23, 24 an, stoppt den Flug, richtet die Kamera auf ein Bauteil der Anlage 50, in dieser Ausführungsform ist das Bauteil als Querträger 51 ausgebildet und erzeugt mindestens ein Bild, zum Beispiel von der Aufhängung und dem Isolator der Stromleitung.During use, the drone automatically connects the test sections 10, 20 with a connecting path 2. The test section 20 begins with position 21 above the object 50. At position 21, the drone creates an image from above looking downwards. After position 21, the drone flies to another position 22, 23, 24, stops the flight, points the camera at a component of the system 50, in this embodiment the component is designed as a cross member 51 and creates at least one image, for example of the suspension and the insulator of the power line.

In der gezeigten Ausführungsform sind die Anlagen 40 und 50 baugleich und konstruiert. Insofern ist die Prüfstrecke 20 eine Wiederholung des Inspektionsfluges 10 zu einem späteren Zeitpunkt an einem anderen Ort. Dabei liegen die Positionen 11, 12, 13, 14 in der ersten Prüfstrecke 10 relativ zueinander innerhalb eines Toleranzbereichs 61, 62, 63, 64 im Vergleich zu den Positionen 21, 22, 23, 24 in der anderen Prüfstrecke 20, wobei die Abweichungen in x- oder y- oder z-Richtung kleiner als 20 cm in der räumlichen Orientierung sind.In the embodiment shown, the systems 40 and 50 are identical in construction and design. In this respect, the test track 20 is a repetition of the inspection flight 10 at a later time at a different location. The positions 11, 12, 13, 14 in the first test section 10 relative to each other within a tolerance range 61, 62, 63, 64 compared to the positions 21, 22, 23, 24 in the other test section 20, wherein the deviations in the x- or y- or z-direction are smaller than 20 cm in the spatial orientation.

Bei einer Mission mit mehreren Prüfstrecken 10, 20 führt dies zu hervorragend vergleichbaren Bildern von Komponenten identischer Verteilermasten. Diese Wiederholbarkeit ist sowohl für die manuelle als auch für die automatische Auswertung der Bilddateien sehr vorteilhaft.In a mission with multiple test sections 10, 20, this results in excellently comparable images of components of identical distribution booms. This repeatability is very advantageous for both manual and automatic evaluation of the image files.

zeigt beispielhaft zwei Anlagen 40 und 50 der Energieinfrastruktur in der Ausführungsvariante Verteilermast sowie eine schematische Darstellung zweier Einsätze. In jeder Mission wird die Überprüfung des Verteilermastes sowohl räumlich als auch zeitlich nacheinander durchgeführt. Die spätere Mission stellt die Wiederholung der ersten Mission zu einem späteren Zeitpunkt dar und zeigt die genaue Wiederholbarkeit der Überprüfung der Objekte 40, 50 der Energieinfrastruktur mit einem zeitlichen Versatz. shows two examples of energy infrastructure systems 40 and 50 in the distribution mast variant, as well as a schematic representation of two missions. In each mission, the inspection of the distribution mast is carried out one after the other, both spatially and temporally. The later mission represents the repetition of the first mission at a later point in time and shows the exact repeatability of the inspection of objects 40, 50 of the energy infrastructure with a temporal offset.

Die Mission umfasst Prüfstrecken 10, 20, die in direkter Folge ausgeführt werden und über einen Verbindungspfad 2 miteinander verbunden sind. Zum Start nimmt die Drohne eine beliebige Position ein und hält diese für den Vergleich mit den GPS-Daten der Mission 1 fest. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich die Startposition 11 direkt über dem Objekt 40. Die Durchführung der Mission entspricht der in 2 gezeigten Ausführungsform.The mission includes test sections 10, 20, which are carried out in direct succession and are connected to each other via a connecting path 2. At the start, the drone takes up any position and records it for comparison with the GPS data of mission 1. In the embodiment shown, the starting position 11 is directly above the object 40. The execution of the mission corresponds to the 2 embodiment shown.

Bei der Wiederholung der Mission als spätere Mission liegen die Positionen 91, 92, 93, 94 in der ersten Prüfstrecke 10 innerhalb eines Toleranzbereichs 81, 82, 83, 84 relativ zu den Positionen 11, 12, 13, 14 der ersten Prüfstrecke 10 der ersten Mission, wobei die Abweichungen in der x- oder y- oder z-Richtung weniger als 10 cm in der räumlichen Orientierung betragen.When repeating the mission as a subsequent mission, the positions 91, 92, 93, 94 in the first test section 10 are within a tolerance range 81, 82, 83, 84 relative to the positions 11, 12, 13, 14 of the first test section 10 of the first mission, with the deviations in the x- or y- or z-direction being less than 10 cm in spatial orientation.

Die Abweichungen der Positionen 21, 22, 23, 24, in einer zeitlich sowie räumlich versetzten Wiederholung der Prüfstrecke 10 als Prüfstrecke 20 jeweils in den Missionen, betragen weniger als 20 cm in x- oder y- oder z-Richtung.The deviations of the positions 21, 22, 23, 24, in a temporally and spatially offset repetition of the test section 10 as test section 20 in each mission, amount to less than 20 cm in the x- or y- or z-direction.

Bei Wiederholungen einer Mission mit mehreren Prüfstrecken 10, 20 führt dies zu sehr gut vergleichbaren Aufnahmen von Komponenten baulich identischer Anlagen der Energieinfrastruktur, insbesondere auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Diese Wiederholbarkeit ist sehr vorteilhaft für die Auswertung der Bilddateien für die zustandsorientierte Instandhaltung von Energieinfrastruktursystemen, insbesondere von Verteilermasten.When repeating a mission with multiple test sections 10, 20, this leads to very easily comparable images of components of structurally identical energy infrastructure systems, especially at different points in time. This repeatability is very advantageous for the evaluation of image files for the condition-based maintenance of energy infrastructure systems, especially distribution masts.

4 zeigt eine beispielhafte Überprüfung mit einer Prüfstrecke 10 eines Einsatzes einer Anlage 40 als Teil der Energieinfrastruktur in einer Draufsicht. 4 shows an exemplary inspection with a test track 10 of a use of a system 40 as part of the energy infrastructure in a plan view.

Die Anlage 40 ist als Verteilermast ausgeführt, der die Aufgabe hat, mehrere Stromleitungen 5 aufzuhängen.The system 40 is designed as a distribution mast, which has the task of suspending several power lines 5.

Um die Mission mit der Prüfstrecke 10 zu starten, nimmt die Drohne 4 eine beliebige Position ein und speichert diese zum Abgleich mit den GPS-Daten der Mission. In der gezeigten Ausführungsform befindet sich die Startposition 11 direkt über dem Objekt 40. An der Position 11 wird dann ein Bild der Anlage 40 von oben mit Blickrichtung nach unten erstellt.To start the mission with the test track 10, the drone 4 takes up any position and saves it for comparison with the GPS data of the mission. In the embodiment shown, the starting position 11 is directly above the object 40. At position 11, an image of the system 40 is then created from above looking downwards.

Die Drohne 4 fliegt dann entlang der Prüfstrecke 10 zu einer anderen Position 12, 13, 14 und 15 entlang einer geometrischen Geraden auf der kürzesten Verbindung. An den Positionen 12, 13, 14 und 15 stoppt die Drohne 4 den Flug, richtet die Kamera auf mindestens eine Komponente des Objekts 40 und erzeugt drei Bilder mit unterschiedlichen Kameraausrichtungen auf das Objekt 40. Die Prüfstrecke 10 wird durch Einnahme der Startposition 11 beendet.The drone 4 then flies along the test track 10 to another position 12, 13, 14 and 15 along a geometric straight line on the shortest connection. At positions 12, 13, 14 and 15, the drone 4 stops the flight, points the camera at at least one component of the object 40 and creates three images with different camera orientations on the object 40. The test track 10 is terminated by assuming the starting position 11.

5 zeigt eine Darstellung des Systems und des Verfahrens zur Überprüfung der Anlagen 40, 50 der Energieinfrastruktur 6. Die vorhandenen Anlagen 40, 50 der Energieinfrastruktur 6 sind in der Regel hinsichtlich ihrer Lage, Art und Größe bekannt. Häufig sind bereits hochauflösende, dreidimensionale Karten bekannt, die z.B. mit einer Lidar-Messung erfasst wurden. Alternativ können diese Daten 111 auch durch Drohnenflüge mit Lidar-Technologie erzeugt werden. 5 shows a representation of the system and the procedure for checking the systems 40, 50 of the energy infrastructure 6. The existing systems 40, 50 of the energy infrastructure 6 are usually known in terms of their location, type and size. High-resolution, three-dimensional maps are often already known, which were recorded, for example, using a Lidar measurement. Alternatively, this data 111 can also be generated by drone flights using Lidar technology.

Ein Betreiber der Energieinfrastruktur 6 legt vorzugsweise Bereiche von Anlagen 40, 50 fest, die für eine vorbeugende Wartung zu inspizieren sind. Basierend auf den hochauflösenden, dreidimensionalen Karten und den definierten Inspektionsbereichen, die von der Plattform 7 des Betreibers der Energieinfrastruktur 6 zur Verfügung gestellt werden, erstellt die Plattform 8 als Teil des Systems eine Mission mit Hilfe des Smart Mission Planners 9. An operator of the energy infrastructure 6 preferably defines areas of systems 40, 50 that are to be inspected for preventive maintenance. Based on the high-resolution, three-dimensional maps and the defined inspection areas provided by the platform 7 of the operator of the energy infrastructure 6, the platform 8, as part of the system, creates a mission using the Smart Mission Planner 9.

Gleichzeitig generiert der Smart Mission Planner 9 der Plattform 8 die notwendigen digitalen Daten, die den Infrastrukturbehörden für Überprüfung der Energieinfrastruktur 6 zur Genehmigung vorgelegt werden. Beispielsweise übermittelt die Plattform 8 die Genehmigungsdaten 101 direkt an die Genehmigungsbehörde 100 und setzt bei Genehmigung die Genehmigungsdaten 101 in der Mission 1 um.At the same time, the Smart Mission Planner 9 of the platform 8 generates the necessary digital data, which is submitted to the infrastructure authorities for review of the energy infrastructure 6 for approval. For example, the platform 8 transmits the approval data 101 directly to the approval authority 100 and, if approved, implements the approval data 101 in the mission 1.

Zur Durchführung der Überprüfung der Energieinfrastruktur 6 wird der Auftrag beispielsweise an einen Drohnenpiloten vorzugsweise eines Inspektionsunternehmens 103 übergeben und an eine applikationsbasierte Steuerung 102 übertragen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung basiert die Steuerung 102 auf einem Android-Betriebssystem. In der dargestellten Ausführungsform wird die Mission 104 von der Steuerung 103 auf die Drohne 4 geladen.To carry out the inspection of the energy infrastructure 6, the order is given to a drone pilot, preferably from an inspection company 103, for example, and transmitted to an application-based controller 102. In an advantageous embodiment of the invention, the controller 102 is based on an Android operating system. In the embodiment shown, the mission 104 is loaded from the controller 103 onto the drone 4.

Vor Ort startet der Drohnenpilot den Drohnenflug, nachdem die örtlichen Bedingungen, z. B. das Wetter, für den Drohnenflug als geeignet erachtet wurden. Zum Start der Mission nimmt die Drohne einen beliebigen Punkt auf und hält die Position für den Abgleich mit den GPS-Daten der Mission. Dieser Punkt kann z. B. unmittelbar nach dem Start knapp über dem Boden oder z. B. über der ersten Anlage 40 in einem Abstand von 2 - 3 m über der Anlage 40 liegen.On site, the drone pilot starts the drone flight after the local conditions, e.g. the weather, have been deemed suitable for the drone flight. At the start of the mission, the drone records a random point and holds the position for comparison with the GPS data of the mission. This point can be, for example, just above the ground immediately after takeoff or, for example, above the first system 40 at a distance of 2 - 3 m above system 40.

Nach dem Abgleich der GPS-Daten fliegt die Drohne 4 automatisch die Prüfstrecken 10, 20 der Mission ab. Dabei stoppt sie den Flug an jeder in der Prüfstrecken 10, 20 definierten Position 11, 12, 13, 14, 15, richtet die Kamera auf die jeweilige Komponente des Systems 40, 50 und nimmt mindestens ein hochauflösendes Bild auf.After comparing the GPS data, the drone 4 automatically flies the test routes 10, 20 of the mission. It stops the flight at each position 11, 12, 13, 14, 15 defined in the test routes 10, 20, points the camera at the respective component of the system 40, 50 and takes at least one high-resolution image.

In der gezeigten Ausführungsform haben die aufgenommenen Bilder mindestens eine Auflösung von 5472 x 3648 Pixeln (entsprechend 5K mit einem Seitenverhältnis von 3:2 im Querformat) und werden im JPEG-Format mit höchstens minimaler, bestenfalls unkomprimierter Kompression gespeichert. Darüber hinaus umfassen die Metadaten jedes Bildes unter anderem GPS-Koordinaten, Kardan-Neigung, Kameradrehung und -schwenkung, Datum und Uhrzeit der Aufnahme.In the embodiment shown, the captured images have a minimum resolution of 5472 x 3648 pixels (equivalent to 5K with a 3:2 aspect ratio in landscape mode) and are stored in JPEG format with minimal compression at best, preferably uncompressed. In addition, the metadata of each image includes GPS coordinates, gimbal tilt, camera roll and pan, date and time of capture, among other things.

In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden von jeder Anlage 40, 50 drei Bilder von jeder Stromleitungsaufhängung, von jeder Traverse, vom Fundament des Mastes und vom Mast selbst aufgenommen, ergänzt durch ein Bild, das von oben auf die Anlage herabschaut.In the illustrated embodiment of the invention, three images of each power line suspension, each crossbeam, the foundation of the mast and the mast itself are taken for each installation 40, 50, supplemented by an image looking down on the installation from above.

In der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Übertragung 105 der Bilder und Daten an die Plattform 8 über die Steuerung 103, nachdem die Daten und Bilder 106 von der Drohne 4 an die Steuerung 103 übertragen wurden. In einer alternativen Variante der Erfindung können die Daten auch direkt von der Drohne 4 über die Verbindungsschnittstelle 107 der Plattform 8 empfangen werden.In the embodiment shown, the transmission 105 of the images and data to the platform 8 takes place via the controller 103 after the data and images 106 have been transmitted from the drone 4 to the controller 103. In an alternative variant of the invention, the data can also be received directly from the drone 4 via the connection interface 107 of the platform 8.

Gleichzeitig übernimmt die Plattform 8 über die Verbindungsschnittstelle 107 die Übertragung 108 der Flugbuchdaten an die entsprechende Überwachungsstelle 100 der Energieinfrastruktur 6.At the same time, the platform 8 takes over the transmission 108 of the flight log data to the corresponding monitoring point 100 of the energy infrastructure 6 via the connection interface 107.

In der gezeigten Ausführungsform verfügt die Plattform 8 über einen Prozessor mit Machine-Learning-Elementen zur Ausführung eines Vorhersagemodells für den Ausfall von Systemen oder Komponenten der Anlagen 40, 50 der Energieinfrastruktur 6. Gleichzeitig liefert das Vorhersagemodell einen Vorschlag für die zustandsorientierte Wartung von Anlagenkomponenten. Diese Fähigkeit der Plattform 8 wird auch als künstliche Intelligenz bezeichnet.In the embodiment shown, the platform 8 has a processor with machine learning elements for executing a prediction model for the failure of systems or components of the systems 40, 50 of the energy infrastructure 6. At the same time, the prediction model provides a suggestion for the condition-based maintenance of system components. This capability of the platform 8 is also referred to as artificial intelligence.

Die KI der Plattform 8 prüft die von der Drohne 4 aufgenommenen Bilder und erstellt eine Schadensanalyse und eine Handlungsempfehlung. Die Bilder und die Analysen 110 werden der Plattform 7 über eine anwendungsunabhängige Schnittstelle 109 für den Betreiber der Anlagen 40, 50 der Energieinfrastruktur 6 zur Verfügung gestellt.The AI of the platform 8 checks the images taken by the drone 4 and creates a damage analysis and a recommendation for action. The images and analyses 110 are made available to the platform 7 via an application-independent interface 109 for the operator of the systems 40, 50 of the energy infrastructure 6.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4,818,990 [0004]US 4,818,990 [0004]
  • US 2015/0353196 A1 [0005]US 2015/0353196 A1 [0005]

Claims (9)

Verfahren zur Überprüfung von Energieinfrastrukturen (6) mit einem automatisierten Einsatz von mindestens einer Drohne (4), mit einer ersten Prüfstrecke (10) und mindestens einer weiteren Prüfstrecke (20), wobei jede Prüfstrecke (10, 20) eine Startposition (11, 21) der Drohne und mindestens eine weitere Position (12, 13, 14), (22, 23, 24) der Drohne (4) zur Aufnahme mindestens eines Bildes von mindestens einem Objekt (40, 50) mit einer hochauflösenden Kamera aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Prüfstrecke (10, 20) vordefiniert ist, jede Prüfstrecke (10, 20) genau ist, jede Prüfstrecke (10, 20) zeitlich und/oder örtlich wiederholbar ist.Method for checking energy infrastructures (6) with an automated use of at least one drone (4), with a first test track (10) and at least one further test track (20), wherein each test track (10, 20) has a starting position (11, 21) of the drone and at least one further position (12, 13, 14), (22, 23, 24) of the drone (4) for recording at least one image of at least one object (40, 50) with a high-resolution camera, characterized in that each test track (10, 20) is predefined, each test track (10, 20) is precise, each test track (10, 20) is repeatable in time and/or location. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen (11, 12, 13, 14) in der ersten Prüfstrecke (10) relativ zueinander im Vergleich zu den Positionen (21, 22, 23, 24) in der anderen Prüfstrecke (20) relativ zueinander innerhalb eines Toleranzbereichs (61, 62, 63, 64) (81, 82, 83, 84) liegen, wobei die Abweichungen in x- oder y- oder z-Richtung kleiner als 500 cm, vorzugsweise kleiner als 100 cm, insbesondere kleiner als 20 cm in der räumlichen Ausrichtung sind.procedure according to claim 1 , characterized in that the positions (11, 12, 13, 14) in the first test section (10) relative to one another in comparison to the positions (21, 22, 23, 24) in the other test section (20) relative to one another are within a tolerance range (61, 62, 63, 64) (81, 82, 83, 84), wherein the deviations in the x- or y- or z-direction are less than 500 cm, preferably less than 100 cm, in particular less than 20 cm in the spatial orientation. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drohne von einer ersten Position zur nächsten Position entlang einer geometrischen Geraden auf der kürzesten Verbindung bewegt.procedure according to claim 1 or 2 , characterized in that the drone moves from a first position to the next position along a geometric straight line on the shortest connection. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drohne (4) in jeder Position anhält und die hochauflösende Kamera genau auf eine Komponente des Objekts (40, 50) ausgerichtet wird, um mindestens ein Bild mit einer Auflösung von mindestens 5472 x 3648 Pixeln aufzunehmen.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the drone (4) stops in each position and the high-resolution camera is precisely aligned with a component of the object (40, 50) in order to record at least one image with a resolution of at least 5472 x 3648 pixels. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Abstand und die Richtung von einer vorherigen Position die Grundlage für die Bewegung der Drohne (4) zur nächsten Position ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the relative distance and direction from a previous position is the basis for the movement of the drone (4) to the next position. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mission auf absoluten GPS-Positionen basiert, wobei der Standort jedes Objekts (40, 50) und/oder jeder Position durch GPS-Daten identifiziert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mission is based on absolute GPS positions, the location of each object (40, 50) and/or each position being identified by GPS data. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plattform (8) ein 3D-Modell der Mission für einen Drohnenflug (4) auf der Grundlage von GPS-Daten, die aus zuvor gesammelten genauen Positionsdaten (111)des Objekts (40, 50) gewonnen wurden, und der Definition eines Prüfkorridors erzeugt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a platform (8) generates a 3D model of the mission for a drone flight (4) on the basis of GPS data obtained from previously collected precise position data (111) of the object (40, 50) and the definition of a test corridor. System zur Überprüfung von Verteilermasten (6), das Folgendes umfasst: - eine Drohne (4) mit hochauflösender Kamera, die sich ausrichten lässt - einen anwendungsbezogenen Controller (103) - eine Plattform (8), dadurch gekennzeichnet, die Drohne (4) für eine automatisierte Mission geeignet ist mit einer ersten Prüfstrecke (10) und mindestens einer weiteren Prüfstrecke (20), wobei jede Prüfstrecke (10, 20) eine Startposition (11, 21) der Drohne und mindestens eine weitere Position (12, 13, 14), (22, 23, 24) der Drohne (4) zur Aufnahme mindestens eines Bildes von mindestens einem Objekt (40, 50) mit der hochauflösenden Kamera aufweist, jeder Prüfpfad (10, 20) vordefiniert ist, jeder Prüfpfad (10, 20) präzise ist, jeder Prüfpfad (10, 20) zeitlich und/oder örtlich wiederholbar ist.System for inspecting distribution booms (6), comprising: - a drone (4) with a high-resolution camera that can be aligned - an application-related controller (103) - a platform (8), characterized in that the drone (4) is suitable for an automated mission with a first test track (10) and at least one further test track (20), wherein each test track (10, 20) has a starting position (11, 21) of the drone and at least one further position (12, 13, 14), (22, 23, 24) of the drone (4) for taking at least one image of at least one object (40, 50) with the high-resolution camera, each test path (10, 20) is predefined, each test path (10, 20) is precise, each test path (10, 20) is repeatable in time and/or place. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (8) mindestens eine Anwendungsprogrammierschnittstelle (107, 109) umfasst.system according to claim 8 , characterized in that the platform (8) comprises at least one application programming interface (107, 109).
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WO (1) WO2024241093A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818990A (en) 1987-09-11 1989-04-04 Fernandes Roosevelt A Monitoring system for power lines and right-of-way using remotely piloted drone
US20150353196A1 (en) 2014-06-09 2015-12-10 Izak Jan van Cruyningen UAV Constraint in Overhead Line Inspection

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10564649B2 (en) * 2015-03-02 2020-02-18 Izak Jan van Cruyningen Flight planning for unmanned aerial tower inspection
WO2018089268A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-17 Loveland Innovations, LLC Systems and methods for autonomous imaging and structural analysis
JP2020513122A (en) * 2017-07-06 2020-04-30 トップ フライト テクノロジーズ, インコーポレイテッド Navigation system for drones
CN113807450A (en) * 2021-09-23 2021-12-17 怀化学院 A UAV power line inspection fault detection method based on ultra-high resolution images
CN115167504A (en) * 2022-06-14 2022-10-11 国网山东省电力公司梁山县供电公司 Unmanned aerial vehicle-based power line inspection method and system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818990A (en) 1987-09-11 1989-04-04 Fernandes Roosevelt A Monitoring system for power lines and right-of-way using remotely piloted drone
US20150353196A1 (en) 2014-06-09 2015-12-10 Izak Jan van Cruyningen UAV Constraint in Overhead Line Inspection

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