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Speciale “Monitoraggio e controllo nel mondo delle utility”

…librarsi in volo

di Cristian Randieri

I sistemi TID (Thermal Inspection Drone) possono essere utilizzati per il monitoraggio delle linee di trasmissione elettrica.

I droni progettati e realizzati da Intellisystem Technologies sono veri e propri strumenti di misura volanti

Quando di parla di Smart Energy Grid si parla di infrastrutture intelligenti, abilitate da applicazioni innovative dell’ICT a supporto della visione smart city, in grado di coniugare libertà dei comportamenti individuali ed efficienza di sistema, integrazione delle risorse energetiche distribuite e sicurezza di fornitura, utilizzo prioritario delle fonti rinnovabili e programmabilità delle condizioni di rete. Nella realtà invece, l’età delle infrastrutture della rete elettrica, l’obsolescenza di alcune delle tecnologie utilizzate e un ritmo di crescita della capacità del sistema inferiore alla crescita della domanda (in particolare nei valori di picco) impongono una riprogettazione e riorganizzazione del sistema di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Di conseguenza quando si parla di reti intelligenti dobbiamo tenere in considerazione il concetto di maggiore efficienza energetica senza mai dimenticare l’efficienza delle infrastrutture di trasporto che in altri termini si traduce nel mettere a punto nuove soluzioni per il loro monitoraggio e controllo. Intellisystem Technologies da diversi anni attiva nel disegno e nella realizzazione di soluzioni innovative per il monitoraggio e il miglioramento dell’efficienza delle Smart Grid, ha acquisito una comprovata esperienza attraverso lo sviluppo di soluzioni innovative a supporto di una maggiore, e più efficiente gestione e monitoraggio delle infrastrutture di trasporto dell’energia elettrica. In risposta a queste problematiche il dipartimento di Ricerca ha messo a punto un nuovo strumento denominato TID (acronimo di Thermal Inspection Drone) della linea ThermalTronix per la diagnostica e il monitoraggio delle linee aeree mediante l’utilizzo di particolari droni progettati per un utilizzo prettamente industriale.

I droni

Tutti oggi sanno che i droni sono dei robot con limitate capacità decisionali comandati a distanza, tipicamente definiti anche con gli acronimi APR (Aeromobili a Pilotaggio Remoto), UAV (Unmanned Aerial Vehicle) e UAS (Unmanned Aerial Sistema). Storicamente sono nati per scopi militari, ma con il passare degli anni grazie alle nuove tecnologie presenti nel mercato hanno iniziato a diffondersi anche nel comparto industriale con svariate applicazioni che permettono di ottenere risultati alla pari delle tecniche che sino a qualche tempo fa prevedevano l’impiego esclusivo di elicotteri o piccoli aerei caratterizzati da costi di esercizio decisamente maggiori. Quello che oggi rende questi velivoli radiocomandati molto più di un sofisticato giocattolo è la possibilità di essere equipaggiati con strumentazione avanzata e innovativa che non si limita più alle tradizionali fotocamere, videocamere, strumenti di geo-localizzazione. I droni progettati e realizzati da Intellisystem Technologies sono veri e propri strumenti di misura volanti, in grado di librarsi in volo raccogliendo e trasmettendo i dati misurati a terra in modo facile, sicuro e decisamente economico.

L’ispezione delle linee aeree di alta tensione con il sistema TID porta significativi benefici

Parallelamente al mondo dei droni, negli ultimi anni nel settore della manutenzione predittiva degli impianti e delle apparecchiature in genere, si è notevolmente sviluppata la termografia. Partendo dal principio che ogni corpo emette per irraggiamento onde elettromagnetiche nel campo dell’infrarosso (invisibili all’occhio umano), la termografia, com’è ben noto, è una tecnica diagnostica non invasiva che permette di individuare valori di temperatura superficiale senza entrare direttamente in contatto con l’oggetto da misurare. Grazie a queste particolari telecamere è possibile ottenere immagini ad alta risoluzione degli oggetti misurati con una precisione che raggiunge i soli 0,2 °C. Nel caso degli elettrodotti, tipicamente le misure termografiche richiedono ispezioni da postazioni sopraelevate o riprese ravvicinate di oggetti molto alti. Sino ad oggi per fare ciò l’unica soluzione prevedeva l’impiego di particolari piattaforma aeree o potenti teleobiettivi. Questa seconda soluzione considerando che le apparecchiature termografiche montano a bordo particolari lenti al germanio, ha costi davvero proibitivi. Per tutti gli altri casi in cui si presentava il caso d’ispezione di elettrodotti difficilmente accessibili, l’unica soluzione rimaneva quella di utilizzare un elicottero dotato di apparecchiature ancora più sofisticate e costose.

L’avvento dei droni per uso industriale ha aperto una nuova era per le ispezioni termografiche, pur non sostituendo certe operazioni settoriali specialistiche dove aerei ed elicotteri rimangono indispensabili. I droni hanno reso possibile l’ispezione aerea termografica anche negli ambiti più comuni; di fatto l’unione da un lato della tecnologia di questi ultimi e dall’altro quella termografica rappresenta il connubio perfetto tra i due strumenti sofisticati e altamente tecnologici. Soluzione sicuramente vincente per affrontare sopralluoghi e ispezioni in tutta sicurezza e velocità anche negli ambienti più critici. Il team di Ricerca e Sviluppo di Intellisystem Technologies ha messo a punto il primo strumento per applicazioni industriali che permette le ispezioni termografiche a basso costo mediante un drone di ultima generazione che monta a bordo, a seconda del modello, particolari termocamere. Quest’ultime essendo ultra compatte sono installate in una piattaforma stabilizzata grazie alla quale è possibile ottenere le massime prestazioni in termini di stabilità delle riprese.

Thermal Inspection Drone

Il sistema TID è stato accuratamente testato su diversi campi di utilizzo mostrando ottimi risultati che hanno permesso di ottenere foto termiche d’insieme e mappature termiche dall’alto uniche (basti pensare alla semplicità con cui è possibile monitorare un elettrodotto). Grazie ad esso è possibile effettuare ispezioni termografiche su impianti e strutture difficili da esaminare per collocazione o dimensioni, tutto in breve tempo e senza dover allestire ponteggi, utilizzare cestelli o ricorrere a costosi mezzi aerei. La rapidità di accesso, la capacità di avvicinarsi e di spostarsi in tutte le direzioni, di mantenere una posizione per tutto il tempo desiderato ed effettuare riprese da prospettive differenti, tipiche di un drone, consentono di individuare facilmente i punti di una struttura in cui risulti necessario un intervento, consentendo una riduzione di costi e tempi in fase di manutenzione.

L’ispezione mediante il sistema TID consiste nel filmare la linea ad alta o bassa tensione al fine di individuare la presenza di eventuali punti critici detti ‘caldi’, quali ad esempio i contatti dei sezionatori, le morsettiere elettriche nei punti di connessione tra linea aerea e quelle in cavo ecc. Tali punti rappresentano ovviamente un’anomalia nel corretto funzionamento del componente oggetto della misura, che in molti dei casi si traduce in una possibile perdita di energia elettrica o peggio ancora in una possibile interruzione di collegamento elettrico, qualora il componente dovesse danneggiarsi ulteriormente. I risultati dell’ispezione vengono in seguito analizzati ed elaborati a terra, consentendo di ottenere l’analisi della struttura della linea, come la tipologia degli isolatori, dei pali, armamento, terreno, dispositivi di protezione contro le sovratensioni, condizioni dei trasformatori a palo, condizioni esterne delle cabine ecc. e il rilievo delle anomalie geo-referenziate (isolatori rotti, strefolature, pali rotti o sbandati, presenza di piante vicino alla linea), per una più rapida individuazione e riparazione delle stesse.

I benefici

L’ispezione delle linee aeree di alta tensione con il sistema TID porta significativi benefici in termini di riduzione dei costi rispetto all’utilizzo dei sistemi convenzionalmente adoperati (elicotteri, arrampicatori industriali ecc.); riduzione dei costi in termini di minor impiego di personale coinvolto nelle operazioni di misura e conseguentemente la relativa riduzione dei tempi di ispezione; maggiore qualità delle immagini grazie a un approccio visuale ravvicinato e aumento della sicurezza per il personale. Le applicazioni sono relative a controlli periodici di manutenzione predittiva; stima dei danni; analisi dettagliata dei problemi di dispersione della rete ecc.; analisi della vegetazione cresciuta intorno all’infrastruttura. Il sistema TID è anche disponibile nella versione a due diverse telecamere, entrambe integrate sullo stesso supporto al fine di avere esattamente lo stesso punto di ripresa. Ciò permette di ottenere un’ispezione visiva a doppia visione, sia nel campo del visibile che a infrarosso. In questo caso la registrazione delle immagini può essere realizzata in modalità ‘split mode’ (entrambe le viste in un unico schermo) o in modalità ‘switch’ (che consente il passaggio dalle immagini da una modalità di ripresa all’altra). Oltre a una ripresa a grandangolo e alla possibilità di effettuare degli zoom dettagliati con la telecamera che opera nel campo del visibile, in determinate zone della video ripresa è possibile inserire in sovraimpressione alcuni dati specifici a discrezione del cliente, quali ad esempio la posizione GPS, l’altezza sul livello del mare, la data e l’orario di ripresa, nonché i principali dati della linea e tutte le altre informazioni ritenute utili. Le potenzialità per le ispezioni offerte dal sistema TID di Intellisystem Technologies sono molteplici. L’evoluzione dei sensori e dei droni ci consentirà in pochi anni di offrire al mercato droni a basso costo capaci di volare in modo del tutto autonomo e programmato, unitamente a sensori termici sempre più performanti, permetteranno di analizzare una mole considerevole di dati e immagini sempre più definite. Attualmente in Italia l’unico modo per utilizzare un drone in ambito industriale è quello affidarsi ai pochi professionisti che hanno completato il percorso di accreditamento come operatori presso Enac con mezzi omologati. La cosa è tutt’altro che semplice, ma è necessario comprendere che far volare un oggetto radiocomandato non è un gioco da ragazzi e i danni che si possono provocare potrebbero essere notevoli.

Articolo pubblicato su Automazione Oggi N. 391 – Giugno/Luglio 2016 – Anno 32

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