Ежегодно в мире, включая Беларусь и Россию, теплопотери в системах теплоснабжения достигают колоссальных масштабов: по данным экспертов, до 30% тепла теряется из-за износа труб и утечек. В России этот показатель особенно высок из-за протяжённости теплотрасс и суровых климатических условий, а в Беларуси проблема актуальна для устаревшей инфраструктуры. Такие потери не только увеличивают затраты на отопление, но и негативно влияют на экологию. Современные технологии, такие как тепловизионные квадрокоптеры, помогают эффективно решать эту проблему, выявляя дефекты на ранних стадиях.
Основным препятствием для своевременного визуального обнаружения повреждений теплотрасс и утечек является наличие термоизоляционного и защитного слоёв. При обычном осмотре дефекты внутренних слоёв остаются незамеченными, пока не станут обширными и не проявятся снаружи. Квадрокоптер с тепловизионной камерой решает эту задачу, находя повреждения, когда внешняя оболочка ещё цела. Испытание на герметичность трубопроводов с помощью дронов позволяет быстро выявить утечки и зоны с плохой теплоизоляцией, в отличие от долгих ручных методов.
Квадрокоптер с тепловизионной камерой способен найти повреждения на ранних стадиях, когда визуально наружная оболочка еще не имеет повреждений.
Испытание на герметичность трубопроводов: традиционные методы и их недостатки
Когда теплопотери превышают нормативы, возникает необходимость точно определить места утечек и степень износа труб. Испытание на герметичность трубопроводов традиционным способом — повышение температуры и давления в системе — выявляет только явные повреждения. Если труба не выдерживает нагрузки, её ремонтируют, но скрытые дефекты, такие как плохая теплоизоляция, остаются незамеченными, а количественная оценка потерь невозможна.
Ручной метод с замерами температуры поверхности более информативен, но имеет свои минусы: несовпадение карт теплотрасс с реальным положением труб, необходимость низких температур для контраста и долгие обходы протяжённых участков. Испытание на герметичность трубопроводов вручную может занимать недели, что снижает его эффективность.
Преимущества квадрокоптеров
Тепловизионная съёмка с дронов превосходит классические подходы по скорости, точности и стоимости.
Испытание на герметичность трубопроводов с помощью квадрокоптера позволяет за дни обследовать трассу, выявляя утечки, повреждения изоляции и даже незаконные врезки.
По сравнению с аэрофотосъёмкой с вертолёта использование БПЛА дешевле, а детализация изображений выше.
Дрон фиксирует температуру поверхности с точностью до десятых градуса и определяет координаты с погрешностью 13 см на пиксель, что помогает уточнить расположение труб и оценить масштаб дефектов.
Испытание на герметичность трубопроводов с дрона возможно даже при небольшом перепаде температур (от 5°C), что делает технологию применимой весной или осенью. Это особенно важно для труднодоступных участков, где ручной осмотр невозможен. Полученные данные помогают рассчитать стоимость ремонта и обосновать затраты перед комиссиями.
Процесс обследования и обработки данных
Маршрут полёта дрон снимает в двух режимах: обычной видеокамерой и в инфракрасном спектре. Испытание на герметичность трубопроводов проводится с учётом метеоусловий: без осадков, ветра и обледенения, с минимальным присутствием людей и машин в зоне облёта. После съёмки данные загружаются на сервер, где программа создаёт тепловой слой — карту с точными температурами и координатами. Срок подготовки — 12–24 часа.
Обработка данных занимает до 5 рабочих дней, в зависимости от длины участка. Результаты представляют в виде интерактивной карты с цветовой индикацией: зелёный — норма, жёлтый — незначительные дефекты, красный — серьёзные проблемы. Испытание на герметичность трубопроводов с дрона выявляет не только утечки теплоносителя, но и заполнение каналов водой или нарушения в тепловых камерах. Данные также используют для 3D-моделирования, кадастра и планирования.
Когда квадрокоптер незаменим
Дроны чувствительны к погодным условиям и требуют дорогого оборудования, но их преимущества перевешивают недостатки. Испытание на герметичность трубопроводов с воздуха быстрее (5 м/с против пешего обхода), точнее и доступно в межсезонье. Технология позволяет оперативно рассчитать объём работ, уточнить расположение труб и оценить экономическую выгоду вложений через специализированные программы.
Тепловизионный контроль с помощью БПЛА с тепловизором помогает выявить повреждения теплоизоляции, нарушение конструкций тепловых камер, заполнение каналов и тепловых камер водой, незаконные врезки в теплосеть, утечки теплоносителя по причине порыва трубопровода.
Для максимального качества тепловизионной аэрофотосъемки необходимо учитывать метеоусловия (отсутствие осадков, сильного ветра), минимальное присутствие в зоне облёта автомобилей и людей, это мешает диагностике.
Дроны летают только в безветренную погоду и без угрозы обледенения.
После мониторинга: что делают с данными, полученными от дрона.
Когда съёмка закончена, данные передают в компьютер. Данные с дрона исследования получаются в виде отдельных фотоснимков, перекрывающих друг друга продольно и поперечно. При этом перекрытие требуется значительно большее, чем при съемке в видимом диапазоне. Каждый снимок имеет точные координаты точки съемки. В процессе получается не только детальная карта температур с точной геопривязкой, но и фотоплан, который может использоваться для разных целей. Например, для кадастра, планирования территории, градостроительства, визуализации, расчетов, мониторинга, 3D моделирования.
Обработка данных для каждого участка на мощной технике занимает несколько часов чистого машинного времени. Это зависит от количества снимков и размера участка, который исследовали. Анализировать данные можно визуально, автоматически по алгоритму или при помощи нейросети.
После мониторинга данные загружаются в мощный компьютер:
- Тепловой слой. Программа составляет тепловой слой — своеобразную карту, на которой каждому пикселю присваивается значение температуры.
- Совмещение с координатами и объектами.Данные из первого этапа загружаются в программу, совмещенную с ГИС-системой и сопоставляются с реальными координатами и зданиями, которые находятся на исследованной территории.
- Анализ и разделение данных на участки. Визуально это разделение показываются тремя цветами, как у светофора: зелёный — всё хорошо, жёлтый — есть незначительные повреждения, красный — повреждения значительные.
- Расчёты— составление реестра повреждений и интерактивной карты, расчет эффекта от устранения повреждения.
После анализа и обработки данных на интерактивной карте можно увидеть всю информацию о выбранном участке
Когда квадрокоптер лучше
У квадрокоптера, как и у ручного способа оценки теплопотерь, тоже есть свои недостатки: это дорогая техника, чувствительная к ветру и осадкам. Но он оказался незаменим, когда нужно:
— Быстро обнаружить теплопотери. Исследование происходит с воздуха и на более высокой скорости, чем может ходить человек — 5 м/с, поэтому вместо нескольких недель на изучение трассы уходит несколько дней.
— Обследовать, если ещё нет морозов: весной или осенью. При ручном исследовании нужна большая разница температур между поверхностями, поэтому для точности его стараются проводить зимой. Для квадрокоптера эта разница может быть всего лишь 5 градусов, а значит, полёт можно совершать весной или осенью, когда солнце не сильно нагревает поверхности.
— Уточнить карту и определить точные координаты участков. Тепловизоры на квадрокоптере измеряют абсолютную температуру объектов с точностью до десятых градуса Цельсия. Так можно увидеть не только участки с большими теплопотерями, но и точное расположение труб по всей трассе.
— Оценить протяженность повреждений с высокой точностью. Квадрокоптер может долететь в труднодоступные места и точно измерить температуру объектов. По получившимся данным можно составить карту и посчитать все участки, требующие замены труб. Точность определения — 13 см на пиксель.
Все участки с теплопотерями с квадрокоптера определяются с точностью до сантиметра.
Обследование дронами открывает новые возможности, можно очень быстро рассчитать точную стоимость работ, уточнить расположение труб, оценить выгоду вложений и составить финансовую модель. Для этого есть специальные программы, которые анализируют данные и показывают их в удобном и интуитивно понятном интерфейсе. Без цифровизации процессов такая скорость расчетов и оценки невозможна.
Вывод и перспективы
Испытание на герметичность трубопроводов с помощью тепловизионных квадрокоптеров — это шаг к цифровизации энергетики и ЖКХ. Технология сокращает время диагностики, повышает точность и снижает затраты, открывая новые возможности для управления инфраструктурой. В ближайшие годы беспилотный энергоаудит может стать стандартом, вытеснив устаревшие методы. Компаниям и муниципалитетам стоит уже сегодня внедрять такие решения, чтобы минимизировать потери тепла и оптимизировать бюджет.
За одну ночную смену обрабатывается 12 км.
На обработку данных уходит 5 раб. дней.