كيف تُحدث الطائرات بدون طيار والذكاء الاصطناعي ورادار الموجات المليمترية ثورة في فحص المرافق

من الضروري الحفاظ على سلامة البنية التحتية للمرافق العامة - شبكات الطاقة، وخطوط الأنابيب، ومزارع الرياح، وألواح الطاقة الشمسية - وكفاءتها. تُعاني أساليب التفتيش القديمة من مشاكل كبيرة: مخاطر عالية، وتكاليف باهظة، وكفاءات منخفضة. تُحدث الطائرات بدون طيار تغييرًا جذريًا. فهي سريعة ودقيقة، ويمكنها حمل العديد من أجهزة الاستشعار، مما يجعلها الأداة الرئيسية للتغيير الرقمي في قطاع المرافق العامة. فهي تُغير كيفية جمع البيانات، وتقييم المخاطر، والتخطيط للإصلاحات.

أولاً: أهمية الطائرات بدون طيار في فحص المرافق

توفر الطائرات بدون طيار فوائد كبيرة لشركات المرافق العامة، خاصة فيما يتعلق بالسلامة والسرعة.

كانت أعمال التفتيش القديمة محفوفة بالمخاطر. كان العمال يتسلقون الأبراج أو يسيرون على أرض وعرة. الطائرات بدون طيار تمنع هذا الخطر. تستخدم الكاميرات وأجهزة الاستشعار الحرارية لفحص الأشياء عن قرب، ولكن من بعيد. هذا يحافظ على سلامة العمال. ونتيجة لذلك، تُنفق الشركات أقل على تدابير السلامة. ويمكنها نقل العمال المهرة للتركيز على الإصلاح والتخطيط.

توفر الطائرات بدون طيار أيضًا الوقت والمال. المروحيات سريعة، لكنها مكلفة للغاية. عمليات الفحص على الأقدام بطيئة. الطائرات بدون طيار هي الخيار الأمثل. تستطيع طائرة بدون طيار واحدة فحص عدة أبراج أو كيلومترات من الأنابيب في يوم واحد. هذا أسرع بكثير من البشر. كذلك، بعد العواصف الشديدة أو الزلازل، تكون الطائرات بدون طيار أول من يفحص الأضرار. فهي تُخبر فرق الإصلاح بسرعة بما يجب فعله، مما يُساعد على استعادة الطاقة بسرعة.

تُحسّن الطائرات بدون طيار أيضًا البيانات. فهي تستخدم كاميرات بدقة 4K، وكاميرات حرارية، وأجهزة استشعار للأشعة فوق البنفسجية، وتقنية LiDAR (كشف الضوء وتحديد المدى). تتحول البيانات من مجرد رؤية المشكلة إلى معرفة مدى خطورتها بدقة. على سبيل المثال، تقيس الكاميرات الحرارية النقاط الساخنة على خطوط الكهرباء، مما يُنبه المخططين إذا كانت المشكلة ملحة. تُنتج تقنية LiDAR نماذج ثلاثية الأبعاد للمعدات. تُعطي هذه النماذج أرقامًا دقيقة لإدارة الأشجار القريبة من خطوط الكهرباء.

(تعرف على المزيد حول تكامل LiDAR في الطائرات بدون طيار من أبحاث وكالة ناسا للطائرات بدون طيار .)

II. الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة: الاستفادة من بيانات الطائرات بدون طيار

تُصبح بيانات الطائرات بدون طيار أكثر فائدةً عند دمجها مع الذكاء الاصطناعي وأدوات البيانات الضخمة. هذا النظام - الجوي، والسحابي، والذكي - يُحسّن إدارة المرافق.

يكتشف الذكاء الاصطناعي المشاكل في البيانات ويصنفها فورًا. كان التحليل القديم يستغرق ساعات طويلة. الآن، تفحص نماذج الذكاء الاصطناعي الصور وتكتشف بسرعة أشياءً مثل البراغي المفقودة أو المعدات التالفة. يُصنّف الذكاء الاصطناعي المشاكل ويعطيها درجة.

يساعد الذكاء الاصطناعي أيضًا على التنبؤ بمواعيد الأعطال. فهو يتتبع بيانات الطائرات بدون طيار مع مرور الوقت، مثل الصور الحرارية لأشهر مختلفة. ويرصد تغيرات طفيفة، مثل ازدياد صدأ المعدن أو ارتفاع درجة حرارة نقطة ساخنة. يساعد هذا التحليل في تخطيط الصيانة. ويمكن لشركات المرافق إصلاح الأعطال قبل حدوثها، مما يوفر المال ويمنع انقطاع التيار الكهربائي.

تُستخدم بيانات الليدار أيضًا لبناء التوائم الرقمية . وهي نسخ رقمية مطابقة للمعدات. يعمل الذكاء الاصطناعي مع هذه النسخ. يمكن للمديرين اختبار الإصلاحات على الحاسوب ومعرفة ما يحدث في حالة العاصفة. ثم يُحدد النظام أي جزء معطل يحتاج إلى إصلاح أولًا، بناءً على أهميته.

(اقرأ عن تطبيقات Digital Twin للبنية الأساسية من IBM.)

ثالثًا: رادار الموجات المليمترية: فحص في جميع الأحوال الجوية

تستخدم الطائرات بدون طيار في الغالب كاميرات وأجهزة استشعار ليدار. لكن هذه المستشعرات لا تعمل بكفاءة في الضباب أو المطر أو الدخان. للتحقق من الوضع باستمرار، تحتاج شركات المرافق إلى مستشعر يعمل في الأحوال الجوية السيئة: رادار الموجات المليمترية (mmWave) .

يستخدم رادار الموجات المليمترية موجات عالية التردد (من 30 إلى 300 جيجاهرتز). تستطيع هذه الموجات اختراق الضباب والمطر والغبار والدخان . يُسهم تركيب هذا الرادار على الطائرات المسيرة في تحسينات جديدة.

أولاً، يُساعد الرادار الطائرات المسيرة على الطيران بأمان في الأحوال الجوية السيئة. يُعطي الرادار بيانات دقيقة عن المسافة والسرعة. هذا أساسي للطيران خارج خط الرؤية (BVLOS) . فهو يضمن عدم اصطدام الطائرة المسيرة بخطوط الكهرباء أو الأبراج الرفيعة عند انخفاض الرؤية.

ثانيًا، تستطيع تقنية mmWave الرؤية تحت سطح بعض المواد. هذا يساعد على اكتشاف المشاكل التي لا تستطيع الكاميرات رصدها. على سبيل المثال، يمكنها فحص شفرات توربينات الرياح بحثًا عن الماء أو الشقوق المخفية تحت الطلاء. هذا يساعد على اكتشاف المشاكل مبكرًا.

أخيرًا، يُمكن لتقنية mmWave قياس الحركات الدقيقة جدًا. يُمكنها فحص الاهتزازات الطفيفة لخطوط الكهرباء في الرياح، أو فحص أجزاء الأبراج بحثًا عن أي انحناءات طفيفة. يُوفر هذا بيانات جديدة تُساعد في تخمين وقت انهيار الهيكل.

يُنتج دمج رادار الموجات المليمترية مع الكاميرات والليدار نظام استشعار عالي الموثوقية. سيحافظ هذا النظام على شبكات المرافق العامة قوية وآمنة في جميع الظروف.

(شاهد كيف يعمل رادار mmWave الصناعي من Linpowave على تعزيز استشعار الطائرات بدون طيار في البيئات القاسية.)

الأسئلة الشائعة

س1. ما هي رحلة BVLOS، ولماذا هي مهمة لفحص الطائرات بدون طيار؟
BVLOS تعني "ما وراء خط الرؤية" . غالبًا ما تتطلب عمليات تفتيش الطائرات المسيرة مسافةً بعيدةً جدًا، تتجاوز قدرة الطيار على الرؤية. يسمح BVLOS للطائرات المسيرة بالتحليق في هذه المسارات الطويلة بمفردها، مما يُسهّل عملية التفتيش بشكل كبير.
(يرجى الرجوع إلى إرشادات BVLOS التابعة لإدارة الطيران الفيدرالية على faa.gov .)

س2. كيف تجعل الذكاء الاصطناعي بيانات الطائرات بدون طيار جيدة؟
يُحسّن الذكاء الاصطناعي جودة البيانات من خلال فحصها والتأكد من اتساقها. يضمن برنامج طيران الطائرة بدون طيار التقاط جميع الصور من نفس الزاوية. ثم يُعالج الذكاء الاصطناعي هذه البيانات ، مما يُتيح للناس مقارنة الصور الملتقطة بفارق أشهر وملاحظة التغييرات الطفيفة.
(تعرف على كيفية دمج Linpowave لمعالجة بيانات الرادار المستندة إلى الذكاء الاصطناعي .)

س3. ما الذي تنفق عليه الشركات الأموال أولاً عند بدء برنامج الطائرات بدون طيار؟
يتم إنفاق الأموال على ثلاثة أشياء رئيسية: الطائرات بدون طيار عالية الجودة (يجب أن تطير لمسافات طويلة وتحمل أجهزة استشعار ثقيلة)، وأجهزة الاستشعار الباهظة الثمن (مثل كاميرات LiDAR الصناعية والكاميرات الحرارية)، والبرمجيات التي تستخدم الذكاء الاصطناعي لدراسة البيانات.

س4. كيف يساعد الذكاء الاصطناعي في التخطيط لإصلاحات أنظمة المرافق؟
يساعد الذكاء الاصطناعي من خلال تحليل بيانات الطائرات بدون طيار الحرارية والبصرية بمرور الوقت. ويحدد أي الأجزاء تتدهور حالتها تدريجيًا. ثم يُخمّن متى سينكسر أحد الأجزاء . وهذا يُمكّن الشركة من إصلاحه قبل تعطله.
(اقرأ دراسات الحالة ذات الصلة من Energy.gov ).

س5. كيف يجعل رادار mmWave الطائرات بدون طيار أكثر أمانًا بالقرب من خطوط الكهرباء؟
يوفر رادار الموجات المليمترية بيانات مسافة دقيقة للغاية. وهو نظام أمان إضافي . يمكنه رصد الأسلاك الرفيعة والأشياء الأخرى التي قد تصطدم بها الطائرة المسيرة. هذا يحافظ على سلامة الطائرة المسيرة عند تحليقها بالقرب من خطوط الكهرباء، حتى في الأحوال الجوية السيئة.
(اكتشف تقنية الرادار رباعية الأبعاد من Linpowave للطائرات بدون طيار .)