Úvod

Pod pojmom termografia sa rozumie metóda na zobrazovanie teplotných polí na povrchu snímaných telies. Rozloženia povrchových teplôt sú prezentované energiou a hustotou fotónov emitovaných z povrchu snímaného telesa. Technika bezkontaktného merania teplôt a zobrazovania teplotných polí s využitím v energetike, telekomunikáciách, stavebníctve, priemysle, lekárskej praxi, bezpečnostných, vojenských a mnohých ďalších účeloch je známa pod názvom termovízia. Dostupnosťou nových technológií je možné minimalizovať rozmery a váhu termovíznej kamery s vysokým rozlíšením do takej miery, že ju je možné využiť aj pri použití leteckých modelov častejšie dronov. Použitím dronov sa otvára a zjednodušuje spektrum možností využitia termovízie v praxi.

Energetický klaster Prešovského kraja (ďalej len EKPK) vznikol v roku 2012 ako záujmové združenie právnických osôb s víziou rozvoja kraja v oblasti energetiky s využitím alternatívnych zdrojov energií pri dosiahnutí maximálnej energetickej efektívnosti vo vlastnom podnikateľskom prostredí. Vytvorená platforma má zacieľ pri zhodnotení ekonomických i environmentálnych kritérií dokázať navrhnúť a aplikovať také riešenia, ktoré zvýšia konkurencieschopnosť kraja a napomôžu k jeho rozvoju. Členmi EKPK sú spolupracujúce subjekty – Environmentálna energetická agentúra, n.o., Mesto Prešov, Prešovský samosprávny kraj, Slovenská agentúra životného prostredia a Prešovská univerzita v Prešove. EKPK v rámci rozšírenia poskytovaných služieb zabezpečil termografické meracie prístroje, ktoré plánuje využívať pre podporu a rozvoj v oblasti energetiky, stavebníctva, teplárstva a priemyslu.

Všeobecné informácie o termografickom meraní

Kontrolované zariadenie alebo objekt má určité teplotné chovanie, ktoré by malo byť známe osobe vykonávajúcej termografické meranie. Termografia  poskytuje komplexný obraz bezkontaktnou metódou okamžite bez veľkej prípravy, bez nutnosti zásahu do konštrukcií alebo zariadení za veľmi krátky čas. Obecným pravidlom je, že miesta so zvýšenou teplotou sú pravdepodobne potenciálne lokalizované oblasti porúch alebo defektov. Správne vyhodnocovanie každého prípadu vyžaduje detailné informácie o tepelnom chovaní (napr. poznať maximálnu povolenú teplotu a pod.). Platí, že čím viac operátor  infračervenej kamery (termodiagnostik) vie o danom zariadení, ktoré kontroluje, tým je vyššia kvalita kontroly. Na druhej strane je však nemožné, aby osoba realizujúca termografické meranie mala detailné informácie o všetkých typoch kontrolovaného zariadenia. Z toho dôvodu je vhodné, aby počas kontroly bola prítomná i osoba zodpovedná za zariadenie.

Využitie termografie v praxi

Pri meraní termovíziou je dôležité dodržať zásady správneho postupu a eliminovať rušivé vplyvy, ktoré môžu výsledok práce ovplyvniť. Medzi základne zásady platí vykonávanie merania za priaznivých atmosférických podmienok ako je slnečné žiarenie, vietor, zohľadnenie povrchu objektu, vykonávané meranie má byť opakovateľné pre porovnanie výsledkov, o výsledku má byť vykonaný záznam v štandardnom a zrozumiteľnom formáte.

Termografia sa využíva :

• V priemysle – zisťovanie mechanických porúch, strát, meranie účinnosti, kontrola brzdových systémov, stavy výrobných procesov, …
• V teplárstve – meranie tepelných strát teplovodov, poškodení izolácie teplovodov, kontrola pecí a výhrevných telies, kontrola netesnosti potrubí a komínov, zisťovanie únikov tepla pod spevnenými povrchmi, kontrola rozvodov chladenia,…
• V elektrotechnike – spojovacie prvky (svorky, spojky) na elektrických vedeniach, meranie transformátorov, kontrola vypínačov, kontrola polovodičov, kontrola spojov, meranie porúch fotovoltických panelov, meranie porúch na VN a VVN vedeniach a ich komponentov, …
• V stavebníctve – meranie izolácie obvodového plášťa, meranie tepelných mostov, kontrola po rekonštrukcii alebo zateplení, detekcia vlhkosti, kontrola rozvodov teplej vody v stenách a podlahe, utesnenie okien, …

Všeobecne je možné povedať, že termografiu je možné využiť tam, kde je možné zaznamenať rozdiel teplôt a správne tento rozdiel interpretovať. V oblasti bezpečnosti sa využíva termovízia na zabezpečenie objektov, colných kontrol, monitorovaní strategických objektov a pod. Ďalej sa využíva napr. pri záchrane a vyhľadávaní osôb, alebo ako prevencia proti vzniku požiarov na skládkach. Dnes je termovízna kamera povinnou výbavou hasičov a záchranných zložiek. V architektúre sa používa kamera pri skúmaní historických pamiatok a dokáže odhaliť ľudskému oku neviditeľné skryté vady pod nánosom omietok, trhliny, praskliny alebo ďalšie miestnosti či priestory. A v neposlednom rade nachádza termovízia využitie aj v medicíne a vedeckom výskume.

Letecké práce pomocou dronu

Väčšina ľudí si pod pojmom dron predstaví veľké vojenské drony, alebo drony s kamerami, ktoré sa využívajú pri natáčaní filmov. Avšak v súčasnosti sa už nepoužívajú len na vojenské účely či filmovanie. Napriek tomu, že drony stále ešte prechádzajú vývojom, začínajú sa čoraz masívnejšie presadzovať aj v niektorých priemyselných odvetviach a aplikáciách. Doterajšie využitie dronov bolo limitované vysokou obstarávacou cenou a technickými obmedzeniami. Ceny poklesli, technologické výzvy sa riešia čoraz rýchlejšie, ale je tu ešte legislatíva. Konkrétne zákon 143/1998 Z.z. o civilnom letectve, Rozhodnutie č.2/2019, ktorými sa určujú podmienky vykonania letu lietadlom spôsobilým lietať bez pilota a vyhlasuje zákaz vykonania letu určených kategórií lietadiel vo vzdušnom priestore Slovenskej republiky a tiež smernice Európskej únie (EU) 2019/947 a 2019/945.

V rámci uvedenej legislatívy sa na Slovensku drony, podobne ako automobily, delia na niekoľko skupín podľa ich maximálnej vzletovej váhy (MTOW, z anglického Maximum Take-Off Weight) a účelu využitia, pričom konkrétne podmienky a pravidlá lietania sa líšia pre každú takúto skupinu. Rozlišujeme či použitie dronov je na hobby účely alebo na výkon leteckých prác. Pri hobby lietaní sa dron bezodplatne používa na letecký šport, rekreačné lietanie, alebo súťažné účely a pri lietaní sa z pohľadu legislatívy považuje za model lietadla nezávisle od spôsobu jeho konštrukcie. Pre hobby lietanie v súčasnosti platia najvoľnejšie podmienky a do 20kg nie je potrebné, aby bol dron registrovaný, poistený, či byť držiteľom pilotnej licencie pre drony.

Ak sa dron používa pre komerčnú činnosť – najmä letecké snímkovanie, meračské práce, mapovanie, v poľnohospodárstve a podobne, hovoríme o tzv. výkone leteckých prác, teda letov za finančnú alebo inú odmenu. Povolenie na vykonávanie leteckých prác vydáva Dopravný úrad a má charakter koncesie – povolenia na vykonávanie určitej podnikateľskej činnosti, nie povolenia na vykonanie jedného alebo viacerých individuálnych letov.

Pre vydanie povolenia na vykonávanie leteckých prác je potrebné splniť najmä štyri požiadavky:

1. Zaevidovať dron na Dopravnom úrade
2. Poistiť dron proti škode spôsobenej tretej osobe
3. Povolenie na lietanie s bezpilotným lietadlom – vykonanie skúšky na Dopravnom úrade
4. Vypracovať prevádzkovú letovú príručku, ktorú odsúhlasí Dopravný úrad.

EKPK v rámci projektu „Rast výskumno-vývojových a inovačných kapacít v energetike regiónu Prešovského kraja“ zakúpil dron DJI Matrice 300 RTK s termovíznou kamerou. Maximálna dĺžka letu bez zaťaženia je 55min s doletom 15km a maximálnou rýchlosťou 82km/hod. Tieto parametre predurčujú dron na zvládnutie aj zložitých a náročných leteckých misií. Dron je vybavený komunikačnými systémami, systémom pre videozáznam, polohovým systémom, inteligentnými batériami s rôznymi možnosťami letu a funkcií. Kamera DJI ZENMUSE H20T je hybridná termokamera, ktorá má integrované 4 senzory. Termokameru, širokouhlú kameru, laserový diaľkomer a zoomovaciu kameru s 20 násobným optickým priblížením. Táto kamera umožňuje plnenie primyslených inšpekcií ako sú termovízne inšpekcie, 2D mapovanie, inšpekcie fotovoltických panelov, analýzy tesnenia a izolácie na teplovodoch, kontrolu izolátorov na vedeniach vysokého napätia a pod.

Termokamera má rozlíšenie 640x512px, teplotnú citlivosť 0,05 °C a možnosť zaznamenávať rádiometrické fotky, teda termogramy. To znamená, že teplotnú analýzu je možné urobiť spätne v softvéri k tomu určenému, pretože teplotné údaje sú uložené ku každému jednotlivému pixelu. Obnovovacia rýchlosť obrazu kamery je 30 Hz, takže obraz nie je trhaný a zároveň s objektívom o zábere 40,6° je obraz veľmi prehľadný. Termokamera H20T má tiež pokročilé funkcie, ktoré ponúkajú najteplejší bod v obraze, ktorý môže predstaviť napríklad stratenú osobu, či poruchu na solárnom panely, ďalej je zobrazená najmenšia teplota a priemer všetkých teplôt. Je tiež možné označiť si jednotlivý bod a teplotu získať iba v tomto bode. Zároveň tiež termokamera na drone podporuje teplotný alarm pri prekročení zadanej hodnoty operátora upozorní varovným akustickým signálom.

Zoomovacia kamera má rozlíšenie 20 MPx a zároveň dokáže dosiahnuť až 23 násobného hybridného zoomu, 200 násobného digitálneho zoomu a pri veľkosti snímača 1/1,7″, ktorý používa technológiu CMOS dokáže prispôsobiť video s rozlíšením 4K pri 30 fps. Tieto parametre kamery predurčujú ako výkonný nástroj pre priemyselné inšpekcie, pri získavaní podrobných údajov, alebo kontrolu nad areálom, stavbou alebo technikou.

 

Širokouhlá kamera má rozlíšenie 12 MPx a s veľkosťou senzoru 1/2,3″ a technológiou CMOS ide o ideálny nástroj pre vykonávaní mapovacích misií pre získavanie dát pre 2D ortofoto mapy či 3D modely. Z 3D modelov je možné vypočítať ako objemy materiálu, teda kubatúru objektov z 2D mapy je možné vypočítať plochy a obraz klasifikovať. Kamera má ohniskovú vzdialenosť objektívu 24 mm a uhol záberu 82,9°.

Laserový diaľkový ovládač LRF dokáže merať vzdialenosť od 3 do 1200 m od kamery a to s presnosťou +-0,2 m. Vďaka tomu je možné vypočítať pozíciu označeného objektu v obraze a priradiť GPS súradnice.

Záver

Meranie termovíziou má uplatnenie v celom spektre oblastí a prináša nesporné benefity pri tvorbe analýz, inšpekcií, štúdií a dennej kontroly. Spojením termovíze a bezpilotných zariadení uľahčuje prácu a značne skracuje proces zberu dát pre následné analýzy. Napríklad termovízne meranie ručnou kamerou fotovoltického systému o rozlohe 1ha sa skráti z niekoľkých dní na pár hodín, s tým že záznam dát je podporený ešte aj videozáznamom s presnou polohou. Pracovníci energetických podnikov často manuálne kontrolujú vedenia, čo je nákladné, neefektívne a často aj nebezpečné. Vďaka video systému nainštalovanému na drone už viac nemusia tieto podniky používať helikoptéry či posielať svojich pracovníkov na vrcholy stožiarov, aby zistili ich stav či príčiny porúch.

EKPK ako nositeľ vlastného know-how a víziou rozvoja v oblasti energetiky, pomocou odborných kapacít svojich členov a partnerov aj pomocou techniky dronov s termovíziou buduje technické zázemie zaoberajúce sa efektívnym nakladaním s energiami. Cieľom tejto činnosti sú merania, analýzy, postupy a inovatívne riešenia, ktoré sú premietnuté do konečných riešení, metodík a postupov, ktoré neustále overuje a zlepšuje.

Fotografie