Implementação de sistemas de inspeção de linhas alternativos ao helicóptero

Resumo

Este artigo surge na senda de dois artigos dedicados à conceção de sistemas de inspeção de linhas elétricas apresentados no XII ERIAC (2007, Brasil) e no XIV ERIAC (2011, Paraguai). Em 2015, os autores apresentam as primeiras implementações de sistemas de inspeção alternativos aos helicópteros que permanecem como a ferramenta de referência para inspeção de linhas de transmissão.
O desenho dos novos sistemas obedeceu a três exigências fundamentais: 1) continuidade de interpretação entre os diferentes métodos de inspeção; 2) manutenção das características de integração, flexibilidade e dados em tempo real herdados dos sistemas heli-transportados e 3) complementaridade de métodos de inspeção.
O sistema de inspeções terrestres a partir de um veículo terrestre foi introduzido em 2011 e melhorado: na modalidade atual, dispõe de registo vídeo 2MPixel e um mini-LiDAR com cerca de 50m de alcance na deteção de cabos, associado a GPS e sensor de orientação. Este sistema foi declinado numa versão portátil que pode ser transportada e usada em locais de difícil acesso.
Os sistemas baseados em veículos aéreos não tripulados [VANT] de asa rotativa desenvolveram-se muito desde 2011, sobretudo os do tipo “multicopter” com um arranjo simétrico de hélices. E se, por um lado, esta expansão e banalização lançou no mercado as primeiras soluções “práticas” para inspeção de infraestruturas, nomeadamente torres de linhas elétricas, torres eólicas e chaminés de centrais térmicas, por outro, evidenciou as limitações de eficiência operacional resultantes de limites regulatórios ao vôo, das características físicas dos sistemas e do desempenho dos operadores. A solução tem sido limitar as inspeções às modalidades visuais, tirando partido da leveza e qualidade dos sistemas de imagem digital e da enorme melhoria entretanto registada na largura de banda e cobertura das redes sem fios.
Também os VANT de asa fixa foram usados para inspeções de linha experimentais ou de I&D. Neste caso, a ajuda de pilotos automáticos permite estender o alcance e tempo de trabalho dos sistemas enquanto reduz a fadiga do piloto que exerce apenas a função de supervisor, guardando-se para as fases especiais do vôo: a descolagem, calibração de sensores e aterragem e a resolução de exceções.
A exigência de compatibilidade dos produtos de inspeção pode contribuir para limitar alguns desenvolvimentos de sistemas mas pode servir também para reforçar a complementaridade entre modos de inspeção. Neste caso, o que se pretende é que os produtos ou métodos de análise de cada modo de inspeção sejam complementares aos outros para assim ver a linha sob um novo ponto de vista. Além da complementaridade nos modos de inspeção (incluindo variação de veículos, sensores e procedimentos) pode também ser útil introduzir heterogeneidade nas frequências e modos de inspeção, adaptando os ritmos a cada um dos fenómenos a observar. A simplificação ou supressão de modos de inspeção pode contribuir significativamente para o aumento da eficiência económica da inspeção e, por vezes, até para o aumento da sua eficácia técnica pela redução de restrições ou incompatibilidades entre modos de inspeção.

Abstract

This paper follows on from two papers dedicated to the design of power lines inspection systems presented at XII ERIAC (2007, Brazil) and XIV ERIAC (2011, Paraguay). In 2005 the authors present the first implementations of the line inspection systems alternative to the helicopters that remain as the reference tool for transmission lines inspection.

The design of the new systems obeyed to three fundamental demands: 1) interpretation continuity among the different inspection methods; 2) maintenance of the integration characteristics, flexibility and real-time data inherited from the heli-transported systems and 3) complementarity of inspection methods.

The ground inspection system from a ground vehicle was introduced in 2011 and improved: in its current version it features a 2MPixel video recording and a mini LiDAR with about 50m of range in cable detection, combined with a GPS and guiding sensor. This system evolved to a portable version that can be transported and used in locations with difficult access.

The systems based in Unmanned Aerial Vehicles [UAV] with rotating wing developed much since 2011, specially the multicopter kind with a symmetrical arrangement of propellers. And if on the one hand this expansion and trivialisation has launched new “practical” solutions for infrastructures inspection, namely power lines towers, wind towers and thermal power plants chimneys, on the other showed the limitations of operational efficiency resulting from regulatory limits to flight, the physical characteristics of the systems and the performance of the operators. The solution has been to limit inspections to visual modalities, taking advantage of the lightness and quality of digital imaging systems and the huge the huge improvement recorded in the meantime in bandwidth and wireless networks of coverage.

The fixed wing UAVs were also used for experimental or R&D line inspection. In this case the automatic pilot help allows to extend the reach and time of work of the systems while reducing the pilot’s fatigue that only performs supervision tasks, saving up for special phases of flight: take-off, landing and sensor calibration and resolution of exceptions.

The compatibility requirement of the inspection products can help to reduce some development systems but can also serve to enhance the complementarity between inspection modes. In this case, the intention is that products or methods of analysis of each inspection mode are complementary to others to see the line under a new point of view. Besides complementarity in the inspection modes (including vehicles, sensors and procedures variation) It can also be useful to introduce heterogeneity in the inspection frequency and modes, adapting rhythms to each of the phenomena to observe. The simplification or abolition of inspection modes can significantly contribute to increasing the economic efficiency of the inspection and sometimes even to increase its technical efficiency by reducing restrictions or incompatibilities between inspection modes.

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