Мониторинг зданий и поиск дефектов: эксперт рассказал о возможностях беспилотников в строительстве
Не только аэросъемка: как еще применяются дроны в строительной отрасли
За последние несколько лет применение дронов в строительной отрасли сильно прогрессировало. На первом этапе беспилотные технологии в строительстве использовались только для аэрофотосъемки и составления карт местности. Позже они стали востребованы для контроля качества строительства, инспекции высотных конструкций и анализа состояния инженерных объектов. Постепенно эти технологии совершенствовались: БПЛА начали оснащаться специализированными датчиками, камерами высокого разрешения и лазерными сканерами.
Это позволило беспилотникам научиться решать целый комплекс задач в строительной сфере. Среди них – мониторинг состояния конструкций (выявление трещин, коррозии и других дефектов), оценка прогресса строительства (создание 3D-моделей объектов и сравнение с проектными данными), контроль за труднодоступными зонами (инспекция высотных сооружений, трубопроводов и металлоконструкций) и снижение рисков для людей (минимизация необходимости отправки сотрудников в опасные зоны). Так, применение дронов помогло не только повысить безопасность, но и снизить стоимость работ за счет замены человеческих ресурсов.
Наибольшее распространение дроны получили в области энергетики: осмотре котлов, турбинных цехов и других элементов тепловых электростанций. Также они пользуются популярностью в высотном строительстве, где осуществляют контроль за состоянием фасадов и кровли, мониторинге состояния металлоконструкций (выявление износа, повреждений) и инфраструктурных объектов: мостов, стадионов, складских помещений.
Пример эффективности: БПЛА ищут дефекты внутри котлов
Одну из последних разработок в области представили в Московском авиационном институте (МАИ). Там изготовили два беспилотника, которые будут осуществлять мониторинг объектов строительства. Аппараты оснащены отечественным программным обеспечением, позволившим в автоматическом режиме осуществлять поиск дефектов строительных конструкций.
В рамках форума «РОСТИМ» конструктор Максим Калягин рассказал о проекте по мониторингу котлов на тепловых электростанциях компании «Интер РАО». По словам эксперта, заказчик поставил задачу автоматизировать поиск дефектов внутри котлов в период останова, заменив трудоемкий ручной осмотр автоматическим. Система должна была обнаруживать шесть типов повреждений с применением нейронных сетей и осуществлять автономную навигацию без участия оператора.
«Самая большая проблема, с которой мы столкнулись, — это автоматическое распознавание дефектов. Заказчик хотел, чтобы все осуществлялось при помощи нейронных сетей. Но обучение нейросетей и подготовка данных для обучения — это большая проблема. Никаких датасетов заказчик не выдал: приходилось ездить по электростанциям, смотреть книги дефектов, а они все в бумажном виде. В лучшем случае это были цифровые фотографии с размытым фокусом. Такие данные использовать не представлялось возможным», — объяснил Максим Калягин.
По словам инженера, чтобы обучить нейронные сети, разработчики использовали синтетические датасеты. После чего проверили результаты работы нейронной сети на стенде, получив хорошие результаты. Однако, несмотря на успехи в лабораторных условиях, применение в реальной среде выявило недостатки: освещение, температура и сложные формы котлов снижали точность распознавания.
«Мы предложили заказчику контур с нейронной сетью с автоматическим распознаванием дефектов заменить просто визуальным осмотром, накоплением данных и созданием базы данных дефектов для последующего обучения систем. Сейчас компания пошла по этому пути», —рассказал эксперт.
В ходе полетов дроны проводили лазерное сканирование и съемку в каждой точке, после чего уже на земле проходило распознавание дефектов. Полученные данные использовались в том числе для построения маршрутов автономного полета. Для удобства их трансформировали в воксельные модели, которые занимают меньше объема памяти и представляют трехмерные кубы.
«То есть вместо точки мы получаем кубик, и размер стороны этого кубика может быть любым. Мы можем быстро менять разрешение модели, и сама она получается очень легковесная. Ее можно использовать на борту летательного аппарата», — добавил Максим Калягин.
Какие перспективы?
Будущее применение беспилотников в строительстве и эксплуатации зданий может быть связано с внедрением искусственного интеллекта, машинного обучения и роботизированных систем. Эксперты ожидают, что технологии станут доступнее из-за снижения стоимости оборудования, а алгоритмы анализа данных позволят точнее выявлять дефекты.
Спрос на дроны в энергетике, промышленности и городской инфраструктуре вырастет, а беспилотники станут полностью автономными, повышая эффективность процессов, а также снижая риски и затраты на них. В России же внедрение БПЛА поддерживают не только инвестиции частных компаний, но и финансирование государства. Поэтому вполне возможно, что в ближайшие годы дроны будут полностью включены в процессы строительства и мониторинга зданий.
Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России.