Biokuro tūrio matavimas be drono: 3D LiDAR SLAM sprendimas pasienio zonoje

Kaip tiksliai išmatuoti biokuro atsargas objekte, kuriame drono skrydis yra komplikuotas arba ribojamas?

Įprastai dideles lauko biokuro krūvas efektyviausia matuoti dronu. Tačiau ne visur galima tiesiog atvykti, pakelti droną ir pradėti matavimą.

Viename iš objektų susidūrėme būtent su tokia situacija. Objektas yra pasienio zonoje, kur bepiločių orlaivių skrydžiams gali būti taikomi papildomi oro erdvės apribojimai, leidimai ir techniniai reikalavimai.

Tokiu atveju keliolikos minučių matavimo darbui gali prireikti gerokai ilgesnio pasiruošimo: tikrinti oro erdvės apribojimus, derinti skrydį su atsakingomis institucijomis, vertinti papildomus techninius reikalavimus ir laukti leidimų.

Tačiau pats uždavinys niekur nedingsta – įmonei vis tiek reikia žinoti, kiek biokuro yra sandėlyje.

Šiuo atveju pasirinkome kitą sprendimą – rankinį 3D LiDAR SLAM skenerį.

Biokuro tūrio matavimas be drono

SLAM LiDAR technologijai nereikia skristi. Operatorius su rankiniu skeneriu apeina biokuro krūvą iš skirtingų pusių, o lazerinis skeneris tuo metu nuolat fiksuoja aplinką ir kuria trimatį jos modelį. Per vieną skenavimą surenkami milijonai erdvinių taškų. Iš jų vėliau formuojamas detalus 3D taškų debesis – point cloud.

Jame atkuriama reali biokuro krūvos geometrija: šlaitai, viršūnės, įdubos, kraštai ir paviršiaus nelygumai. Toliau 3D modelis apdorojamas kompiuteriu ir apskaičiuojamas faktinis biokuro tūris.

Taip galima atlikti biokuro atsargų inventorizaciją net ten, kur drono naudojimas dėl oro erdvės apribojimų būtų nepatogus ar pareikalautų neproporcingai daug pasiruošimo.

Kodėl SLAM LiDAR tinka biokuro krūvėms?

Biokuro krūvos retai būna taisyklingos geometrinės formos. Jos turi nelygius šlaitus, skirtingo aukščio viršūnes, įdubas, išvažinėtas vietas ir staigius paviršiaus pokyčius. Dėl to paprasti ilgio, pločio ir vidutinio aukščio skaičiavimai gali būti pernelyg grubūs.

3D lazerinis skenavimas veikia kitaip. Užuot bandžius krūvą apytiksliai išreikšti keliomis geometrinėmis figūromis, užfiksuojamas tikras jos paviršius. Kuo daugiau paviršiaus matoma skeneriui, tuo išsamesnį 3D modelį galima suformuoti.

Todėl atliekant biokuro krūvų tūrio matavimus svarbu krūvą apeiti iš visų įmanomų pusių ir užfiksuoti vietas, kurios iš vienos pozicijos lieka nematomos.

Realaus laiko taškų debesis parodo, kas jau nuskenuota

Vienas didžiausių SLAM skenerio privalumų lauko sąlygomis – galimybė realiu laiku stebėti kuriamą 3D modelį. Ekrane matomas formuojamas taškų debesis ir operatoriaus judėjimas objekte. Tai labai praktiška. Jeigu tam tikra krūvos dalis dar neužfiksuota, modelyje lieka aiškiai matomi neužpildyti plotai. Todėl nereikia spėlioti, ar už krūvos esantis šlaitas jau buvo nuskenuotas. Matai, kas jau padaryta, ir matai, kur dar reikia nueiti. Dideliame biokuro sandėlyje tai gerokai palengvina orientaciją ir sumažina tikimybę, kad kuri nors svarbi paviršiaus dalis liks neužfiksuota.

Neužtenka tik apeiti krūvą aplinkui

Iš pirmo žvilgsnio rankinis skenavimas gali atrodyti labai paprastas – apeini biokuro krūvą ir darbas baigtas. Praktiškai reikia šiek tiek daugiau. Didelėse krūvose dalies paviršiaus nuo žemės tiesiog nesimato. Todėl tenka pasiekti aukštesnes vietas, kad LiDAR skeneris užfiksuotų ir viršutinę krūvos geometriją. Kai kuriais atvejais tenka užlipti ant pačios krūvos.

Jeigu paviršiuje yra didesnių įdubų ar duobių, jas taip pat reikia nuskenuoti. Praleidus tokią vietą 3D modelyje trūktų informacijos apie realią biokuro paviršiaus formą. Būtent realaus laiko point cloud vaizdas čia labai padeda – skenavimo metu galima iš karto pastebėti, kurių paviršiaus fragmentų dar trūksta.

Biokuro padavimo bunkerio tūrio matavimas

Šio objekto užduotis neapsiribojo lauko biokuro krūvomis. Reikėjo išmatuoti ir biokuro padavimo bunkeryje esančias atsargas.

Čia rankinio SLAM skenerio pranašumas tapo dar akivaizdesnis. Dronas tokioje erdvėje būtų nepraktiškas, o rankinį LiDAR skenerį galima nusinešti į matuojamą vietą ir skenuoti iš žmogui prieinamų pozicijų. Žinoma, pats darbas nėra toks patogus kaip vaikščiojimas aplink lauko krūvą.

Norint tinkamai užfiksuoti bunkerio vidų teko lipti kopėčiomis ir iš skirtingų pozicijų nuskenuoti biokuro paviršių. Tačiau technologiniu požiūriu užduotis ta pati – reikia surinkti pakankamai 3D taškų, kad būtų galima atkurti tikrą bunkerio ir jame esančio biokuro paviršiaus geometriją.

Taip viena sistema leidžia atlikti tiek lauko biokuro krūvų, tiek uždarų ar sunkiau prieinamų atsargų tūrio matavimus.

Lauko ir vidaus tūrių matavimas viena technologija

Tai yra vienas svarbesnių SLAM LiDAR privalumų. Dronas labai efektyvus didelėse atvirose teritorijose, tačiau jo galimybės sumažėja uždarose patalpose, po stogais, bunkeriuose ar vietose, kuriose skrydžiai ribojami.

Rankinis 3D skeneris nuo oro erdvės nepriklauso. Juo galima matuoti lauko biokuro krūvas, medienos skiedrų atsargas, biokuro sandėlius ir angarus, padavimo bunkerius, uždarose patalpose laikomas birias medžiagas bei kitas atsargas, kurių kiekį reikia nustatyti pagal realią 3D geometriją.

Tai leidžia vienos inventorizacijos metu surinkti duomenis apie skirtingose objekto vietose laikomas atsargas.

15–20 minučių objekte, didžioji darbo dalis – prie kompiuterio

Dar vienas svarbus aspektas – duomenų surinkimo greitis. Šio objekto skenavimas užtruko maždaug 15–20 minučių. Per tą laiką galima surinkti milijonus erdvinių taškų ir užfiksuoti visų matuojamų biokuro krūvų paviršius.

Tačiau duomenų surinkimas yra tik pirmoji darbo dalis. Toliau prasideda gerokai didesnis procesas prie kompiuterio. Skenavimo duomenys apdorojami, formuojamas 3D taškų debesis, tikrinama modelio geometrija, atskiriamos matuojamos krūvos, nustatomi jų pagrindai ir skaičiuojami tūriai.

Galiausiai gaunamas ne apytikslis krūvos dydžio įvertinimas, o skaitmeninis 3D modelis, pagal kurį galima atlikti biokuro atsargų inventorizaciją ir parengti matavimo ataskaitą.

Dronas ar SLAM LiDAR – kuris metodas geresnis?

Vieno universalaus atsakymo nėra.

Didelėms atviroms biokuro aikštelėms dronas išlieka itin efektyvus sprendimas. Iš oro galima greitai surinkti duomenis apie didelį plotą ir suformuoti detalų paviršiaus modelį.

Tačiau SLAM LiDAR turi pranašumą ten, kur drono panaudojimas tampa komplikuotas.

Pavyzdžiui, kai objektas patenka į ribojamą oro erdvę, kai reikalingi papildomi skrydžio derinimai, kai biokuras laikomas po stogu, kai reikia matuoti bunkerius arba kai vienos inventorizacijos metu reikia atlikti ir lauko, ir vidaus matavimus.

Todėl praktikoje šios technologijos viena kitos nepakeičia. Jos papildo viena kitą. Atviroje aikštelėje gali būti efektyviausia fotogrametrija ar LiDAR iš drono, o uždarame sandėlyje, bunkeryje ar ribojamoje teritorijoje – rankinis SLAM LiDAR skeneris.

Kodėl tai aktualu biokuro įmonėms?

Biokuro tūrio matavimas dažniausiai reikalingas ne dėl paties 3D modelio. Svarbiausias rezultatas yra faktinis atsargų kiekis. Periodiškai matuojant biokuro ir medienos skiedrų krūvas galima palyginti atsargas tarp skirtingų laikotarpių, kontroliuoti likučius, tikslinti apskaitą ir turėti nepriklausomą faktinės situacijos objekte fiksaciją.

Ypač patogu, kai vienos inventorizacijos metu galima išmatuoti ne tik pagrindines lauko krūvas, bet ir bunkeriuose ar uždarose patalpose likusį biokurą. Tuomet gaunamas daug išsamesnis realiai objekte esančių atsargų vaizdas.

Ar galima tiksliai išmatuoti biokuro tūrį be drono?

Taip. Rankinis 3D LiDAR SLAM skeneris leidžia sukurti detalų biokuro krūvos taškų debesį ir pagal jį apskaičiuoti tūrį. Dronas nėra būtina tūrio matavimo sąlyga. Kai kuriose situacijose rankinis skenavimas netgi praktiškesnis, ypač matuojant sandėliuose, bunkeriuose ar teritorijose, kuriose dronų skrydžiai ribojami.

Ar SLAM skeneriui reikalingas GPS?

SLAM technologija leidžia skeneriui orientuotis pagal skenavimo metu fiksuojamą aplinką, todėl pats 3D duomenų surinkimas gali vykti ir ten, kur GNSS signalas yra silpnas arba jo visai nėra.

Tai ypač aktualu sandėliuose, angaruose ir biokuro bunkeriuose.

Kiek trunka biokuro krūvų skenavimas?

Trukmė priklauso nuo objekto dydžio, krūvų skaičiaus ir jų geometrijos. Šiuo konkrečiu atveju duomenų surinkimas objekte užtruko apie 15–20 minučių. Didžioji dalis darbo atliekama vėliau – apdorojant surinktą 3D taškų debesį ir skaičiuojant tūrius kompiuteriu.

Kada biokuro tūrio matavimui verta rinktis SLAM LiDAR?

SLAM LiDAR ypač naudingas, kai reikia išmatuoti ne tik lauko krūvas, bet ir sandėlius, angarus ar bunkerius, taip pat objektuose, kuriuose drono panaudojimą apsunkina oro erdvės apribojimai.

Šiuo atveju pasienio zonoje esantis objektas buvo geras pavyzdys. Užuot organizavus drono skrydį ten, kur jam taikomi papildomi reikalavimai, pasirinkome technologiją, kuriai oro erdvės leidimai apskritai nereikalingi.

Atvykome, per keliolika minučių surinkome milijonus 3D taškų, nuskenavome lauko biokuro krūvas ir padavimo bunkerį, o tolesnį darbą perkėlėme prie kompiuterio. Kartais efektyviausias sprendimas nėra bandyti įveikti apribojimus. Kartais paprasčiau pasirinkti technologiją, kuriai tie apribojimai apskritai netaikomi.

Plačiau apie tūrių matavimo paslaugą

Kontaktai

info@aerodetect.lt
+37068424660