Lecciones importantes de la inspección de una planta solar de 181 MWDC con DJI Dock

Por DJI Enterprise

En un esfuerzo por impulsar la industria de los vehículos aéreos no tripulados (UAS, por sus siglas en inglés) y las energías renovables, un usuario final a largo plazo de DJI y fabricante y distribuidor multinacional de electricidad y gas reunió a actores de la industria para validar la capacidad de un sistema de drone en una caja para completar inspecciones exhaustivas de una planta solar de 181 MWDC en Texas. Esta fue la primera inspección de una planta solar con el DJI Dock en América del Norte.

Los actores presentes en el sitio incluyeron a DJI, líder en innovaciones de drones empresariales y fabricante del DJI Dock, UVT, que equipa a organizaciones en todo el país con la tecnología de drones y robótica más avanzada a través de un catálogo diverso de soluciones empresariales verificadas, y Raptor Maps, que está construyendo el sistema operativo integrado de la industria solar, permitiendo que la energía solar se expanda y cumpla con los objetivos climáticos globales.

Inspección solar con el Dock: DJI, Raptor Maps, Enel, UVT

Capacidades y consideraciones de configuración

El DJI Dock permite operar de forma remota un dron Matrice 30T Dock Version para volar rutas de inspección preprogramadas o utilizar controles de vuelo en vivo, capturando simultáneamente imágenes visuales y térmicas radiométricas de 640×512 con capacidades integradas de carga, transferencia de datos, detección meteorológica, RTK y redundancia.

Selección del sitio

UVT trabajó directamente con el cliente para determinar una ubicación óptima para la implementación del DJI Dock. Las consideraciones clave incluyeron la energía, el internet y un área generalmente despejada que rodeara directamente al sistema. La parte superior del edificio Connex se determinó como el lugar óptimo para la prueba, ya que cumplía con todos los requisitos y proporcionaba un lugar seguro y despejado.

Después de llegar al sitio, el equipo de UVT lideró la configuración y el despliegue del DJI Dock siguiendo las especificaciones del fabricante, incluyendo la configuración, las conexiones y la puesta a tierra, con la ayuda del cliente y los equipos de DJI en el sitio.

Para reducir el tiempo de vuelo y el uso de la batería a los bloques de inversores en el borde del conjunto, se consideraría la instalación en una ubicación más central para implementaciones futuras de drones en una caja. También es importante considerar el mantenimiento rutinario del sistema.

Planificación de la misión

La planificación de la misión se basó en los requisitos estándar de captura de datos de Raptor Maps, ideales para el mantenimiento preventivo. Estos requisitos requerían una resolución térmica de 5,5 cm/píxel, una altura de vuelo de 40 metros, una superposición frontal del 70%, una superposición lateral del 20% y un ángulo de inclinación de la cámara coincidente con la inclinación del panel. El drone pudo volar a una velocidad de vuelo de 5,5 m/s durante la captura de datos, basada en el intervalo de captura de fotos de 2 segundos.

Raptor Maps creó una herramienta de software personalizada para generar misiones de puntos de ruta siguiendo los estándares mencionados anteriormente para el sistema de DJI, basándose en el diseño eléctrico de los diferentes bloques de inversores.

Según la planificación de la misión, el drone pudo ascender a una altitud segura para volar hacia y desde los bloques de inversores, que pueden volarse a una velocidad de hasta 15 m/s. Las misiones de puntos de ruta se importaron al sistema FlightHub 2 para su ejecución automática. El DJI Dock se puede controlar y monitorear a través del software FlightHub 2 de DJI o mediante una implementación de software privado/público personalizado.

Aunque el Dock demostró la capacidad de funcionar completamente de forma remota y cubrir toda la planta solar, de acuerdo con las regulaciones de la FAA (Administración Federal de Aviación de Estados Unidos), un piloto con un controlador remoto y la capacidad de tomar el control del drone en cualquier momento observó todas las misiones. Se está evaluando la presentación de una solicitud de exención con protección para permitir operaciones de drones en una caja sin la necesidad de un piloto que observe el drone en el sitio.

Captura de datos

El tiempo de vuelo y la carga de la batería son consideraciones importantes para la captura de datos. El drone Matrice 30T tiene un tiempo máximo de vuelo de 41 minutos y puede cargarse del 20% al 90% en 20 minutos. La batería del drone se carga hasta el 90% de forma predeterminada para ayudar a prolongar la vida útil de la batería, ya que está clasificada para 400 ciclos de carga; sin embargo, las misiones programadas pueden utilizar una carga de batería del 100%. El sistema Dock calcula automáticamente si es necesario regresar a casa durante una misión en función del viento y la ubicación del drone, asegurándose de que el drone tenga al menos un 15% de batería al aterrizar en el Dock.

Los vuelos se completaron con vientos de 10 m/s, ligeramente por debajo de la velocidad máxima de viento a la que el drone puede despegar y aterrizar desde el Dock (12 m/s). El anemómetro en el Dock proporcionaba datos de velocidad del viento en tiempo real y había un punto de aterrizaje alternativo disponible en caso de una situación de emergencia en la que el drone no pudiera aterrizar de nuevo en el Dock.

Aunque los bloques de inversores tenían diferentes formas y tamaños, el tiempo promedio de captura de datos se calculó de manera conservadora en aproximadamente 5 minutos por megavatio. El tiempo de vuelo de ida y vuelta hacia y desde un bloque de inversor dependía de la ubicación y la velocidad del viento, y variaba de un total de 3 a 9 minutos, utilizando aproximadamente el 10-30% de la batería. Se demostró la capacidad de volar 2,5 km (5 km en total) hacia un bloque y completar una inspección.

Transmisión y análisis de datos

Los datos se transfieren del drone al Dock, luego se envían a un almacenamiento en la nube desde el Dock y se eliminan automáticamente de los dispositivos. En nuestras pruebas, encontramos que en la ejecución de misiones repetidas con una captura constante de más de 4 GB de fotos visuales y térmicas por bloque, el proceso de transferencia y carga de datos se retrasaba un poco en comparación con la carga y captura de datos. Sin embargo, dado que el drone puede seguir volando misiones incluso si la transferencia de datos no se ha completado, maximizar la captura de datos en momentos de buena irradiación y completar la carga de datos por la noche o durante los períodos de inactividad fue un flujo de trabajo aceptable, considerando que la conexión a internet con cable del Dock proporciona una velocidad de carga suficiente.

Además del software de planificación de misiones necesario, Raptor Maps recopila los datos que se enviaron al almacenamiento en la nube. Las imágenes y los metadatos asociados de la trayectoria de vuelo se utilizan para identificar y categorizar anomalías del equipo según su gravedad. Esto incluye el cálculo de las diferencias de temperatura a partir de la cámara térmica radiométrica del M30T, que luego se geo-referencian a un gemelo digital en la plataforma de Raptor Maps. La combinación del gemelo digital y los análisis geo-referenciados permite a los propietarios de activos solares encontrar y solucionar fácilmente problemas del equipo, maximizando la producción de energía y minimizando la incertidumbre necesaria para una corrección adecuada. Este tipo de solución integral es necesario para habilitar las inspecciones solares con el Dock.

Inspecciones complementarias

También se realizaron pruebas adicionales en el sitio de otras infraestructuras, como la subestación y las líneas aéreas. El equipo pudo demostrar la capacidad de realizar un vuelo una vez por parte del piloto de drones interno de la empresa cliente para recopilar los datos necesarios, y luego repetirlo con el sistema Dock según la demanda, junto con la capacidad de generar una nube de puntos y utilizarla dentro de FlightHub 2 para la planificación de misiones. Además, se podrían realizar inspecciones de vegetación, seguimiento del progreso de la construcción y monitoreo de otras infraestructuras en el sitio, como cercas, junto con patrullas de seguridad rutinarias o bajo demanda.

Mirando hacia el futuro, el equipo también ve el potencial de completar una inspección complementaria basada en el informe de inspección de Raptor Maps, donde se cargaría automáticamente una misión en el Dock, lo que provocaría que el drone regrese al área del problema y recopile imágenes e información más detalladas del panel. Aunque hubo interés en leer el número de serie (SN) del panel, la ubicación del SN fue un factor limitante en esta prueba.

Resumen ejecutivo

Con un esfuerzo colaborativo que no habría sido posible sin todos los equipos involucrados, los interesados pudieron trabajar juntos para comprender la capacidad del sistema Dock para inspecciones solares y generar conocimientos significativos que guiarán el desarrollo futuro. Aunque hay áreas de mejora y ajustes necesarios para optimizar aún más el sistema, esta primera inspección de planta solar con el Dock en América del Norte demostró su capacidad para realizar inspecciones exhaustivas de manera eficiente y confiable.

El éxito de esta prueba ha abierto el camino para futuras inspecciones y ha allanado el camino para el uso de sistemas de drones en una caja en aplicaciones de energía renovable y más allá.