İHA / Drone Teknolojisini Kullanarak Demiryolu Muayene ve İzlemesi

Küçük bir insansız hava aracı ordusu, gökyüzünden algıladıklarıyla şimdi dünya çapında Demiryolu operasyonlarına başarılı bir şekilde hakim oluyor. Drone teknolojisi, temelde Demiryolu operatörleri için farklı fırsatlar yarattı ve güvenilir yardımlarının yanı sıra güvenlik ve güvenilirlik vaat ediyor. Demiryolu altyapısı gibi ulaşım unsurları, yolcular ve yük için güvenli deneyimler sağlamak için İHA'lar aracılığıyla titizlikle denetleniyor.

Demiryolu endüstrisindeki insansız hava araçları, istikrarlı demiryolu denetim sistemleri için gerekli ekipmanın bir parçası haline geldi. Yüksek gerilim elektrik hatları, demiryolu katener hatları ve hatta raylar ve anahtarlama noktaları gibi önemli demiryolu altyapılarını izlemek için kullanılırlar. Drone teknolojisinin yardımıyla, hata tespitleri, çatlak tespitleri ve ek tehlikeler sürecini hızla büyütmek için kapsamlı drone görüntüleri elde edilir. Denetimler ne kadar sık olursa, daha yüksek demiryolu güvenliği, güvenilirlik ve programlanmış performans vardır. Daha yüksek üretkenlik, karşılığında giderleri azaltacak ve sektörün genel üretkenliğini garanti edecektir.

Demiryolu denetimi için Dronlar

Demiryolu sektörünün yanında Drone Teknolojisi ile işçilerin artan güvenliği artık takdire şayan. Daha önce işçilerin Denetim için tehlikeli durumlara girmelerini talep eden demiryolu operasyonları, artık insansız hava araçlarının akışıyla ilgili bir endişe değil. Birinci sınıf drone'ların, gelişmiş sensörlerin, yüksek çözünürlüklü kameraların, Yapay Zekanın ve Makine Öğreniminin entegrasyonu, bu ulaşım sektörü için gerçek zamanlı bilgi ve akıllı veri analizini yakalamayı gerçeğe dönüştürdü.

DRONE GÖRÜNTÜLERİ YOLUYLA DEMİRYOLU İZLEME

Demiryolları kaza istatistiklerine göre, önemli raydan çıkmaların yalnızca insan yetersizliği veya düzensiz ve yanlış izleme sistemleri nedeniyle meydana geldiği söyleniyor. Geleneksel demiryolu denetim sistemleri, güvenilmez otomatik araçlarla demiryollarını incelemek için işçileri bir araya getirdi. Mevcut uygulamalar, demiryolu endüstrisinde çok sayıda denetim operasyonunu uygulamak için elektromanyetik inceleme, girdap akımı testi, ultrasonik sistemler ve optik teknikler gibi yöntemleri içermektedir. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, drone endüstrisi, demiryollarından ve ilgili altyapıdan belirli denetim verilerini yakalamak için aşağıdaki prosedürleri kullanır:

• Veri Toplama - Havadan görüntü almanın bu başlangıç aşamasının, bilgisayarla görme uygulamaları için en önemli görevlerden biri olduğu söyleniyor. Demiryolu altyapısının yüksek kaliteli drone görüntüleri, sürdürülebilir bir hat denetim sisteminin sürdürülmesinde temel bir unsurdur. Bu nedenle, Bizim Dronlarımız, demiryolu endüstrisindeki drone anketleri için DJI Phantom 4 PRO, Xmission ve Marlyn gibi köklü dronları kullanıyor. DJI Phantom 4 PRO, bir 4k kamera ile donatılmıştır, videoları FHD ve HD olarak belgeleyebilir ve HD 1280X720 ve 24/25 / 30p @ 30mbps kayıt modelleri sunma konusunda uzmandır.
• Veri Ön İşleme - Demiryolu denetimleri yoluyla toplanan herhangi bir drone verisi, değişiklik ihtiyacını, yer örneği mesafesinin hesaplanmasını, videolardan çerçevelerin çıkarılmasını ve diğer bu tür ön işleme taleplerini yöneten kendi engellerini oluşturur. Pix4D, 3DF Zephyr ve RealityCapture gibi gelişmiş yazılımları kullanan Equinox'un Dronları, verileri daha sonraki aşamalar için uygun hale getirmek için uygun şekilde yeniden yapılandırır. Zorlu hava koşulları gibi parazitler, aydınlatmaları, gürültü seviyeleri, vb. Önemli ölçüde değiştiğinden yakalanan görüntülerin kalitesine tehdit oluşturur.
• HSV Color Extraction -
  

  Ton, Doygunluk Değeri 

  Halk arasında HSV olarak bilinen Ton, Doygunluk ve Değer, RGB modelinin alternatif bir renk alanı modelidir. RGB renk modelini silindirik koordinatlarda yorumlar ve renkleri Ton (gerçek renk), Doygunluk (grinin hacmi) ve Değerine (aydınlatma) göre ifade eder. Dronlarla çekilen görüntülerin, uygun olmayan hava koşulları nedeniyle veya bir gün içinde farklı zamanlarda yakalandıklarında farklı renk kontrastlarına sahip olduğu algılanmaktadır. Hava kısıtlamalarının etkisinin üstesinden gelmek ve demiryolu denetimlerinin genel kalitesini iyileştirmek için drone görüntüleri elde edilir ve HSV modellerine dönüştürülür.

 

• İz ve Kenar Algılama
  

  İZ VE KENAR ALGILAMA

  Demiryolu hatları 'kenar algılama' sırasında kenarlardan ayırt edilmeden önce, çok sayıda yazılımın yardımıyla küçük bağlı pikseller kaldırılır. Pix4D, 3DF Zephyr ve Reality Capture gibi yazılımlarla, tespit edilen demiryolu hatlarının dışındaki unsurların olasılığını azaltmak için hattın tanımlanmış bir kenarı belirlenir. Bu işlem, iz algılama olarak bilinir. Demiryolu hatlarını arka planından ve çevresindeki detaylardan ayırt etmek için kenar algılama sistemleri uygulanır.

 

• Gösterge Ölçümü-
  

  GÖSTERGE ÖLÇÜMÜ

  
  Yaygın olarak GSD olarak bilinen Yer Örnekleme Mesafesi, drone operatörü tarafından yapılan demiryolu denetimlerinin hassasiyetini etkileyebileceğinden, kavranması gereken kritik bir kavramdır. GSD, drone kameranın yüksekliğine ve özelliklerine bağlı olarak, kamera sensöründen zemindeki gerçek mesafeye kadar piksel merkezleri arasındaki mesafeyi çizer. Veri mühendisleri ve hatta drone uzmanları, dronun sensör boyutunu (CCD) ve odak uzaklığı, İHA ateşleme yüksekliği vb. Gibi diğer verileri hesaplayarak GSD'yi tahmin edebilir. GSD'yi aşağıdaki şekilde tahmin edin:

CCD Pixel size = Width of sensor in cm/ Image width in pixels
GSD =(Hg/Ck) ×CCD pixel size

Here,
Hg=Flying height of the drone
Ck=Focal length of drone camera

Dronların desteğiyle demiryollarında meydana gelen hasarların Araştırılması, sektör için yeni bir başlangıca işaret etti. Daha önce, insanları izlemeye zorlayan kusurlar artık Yapay Zeka ve Drone Teknolojisi gibi tamamlayıcı platformlarla destekleniyor. Ray, travers ve bağlantı elemanının, demiryolu hatlarındaki kusurlar açısından incelenmesi gereken en önemli bileşenlerden bazıları olduğu iddia edilmektedir. Deforme raylar ve kırık traversler, potansiyel tehlikelere birkaç örnektir ve kısa sürede çözülmezse ciddi hasara neden olabilirler. Yukarıda belirtilen tüm yöntemler, çatlama, soyulma, çizilme, katlanma, kırık raylar, yara izleri vb. Kusurların doğru bir şekilde tanınmasını sağlar. İHA'lar, geleneksel demiryolu denetim sistemlerinin denetim boşluklarını dolduracak şekilde gelişti ve operasyonu daha az kesinti, daha fazla etkinlik ve verimlilikle geliştirdi.

İHA ALTYAPI DENETİM YÖNTEMLERİ

Kamera Tabanlı Algılama ve Görüntü İşleme

Kamera Tabanlı Algılama ve Görüntü İşleme

İnsansız Hava Araçları (İHA'lar) doğal olarak algılama yetenekleri gerektirir. Ultrasonik sensörler, renkli / termal / kızılötesi kameralar ve hatta lazer telemetreler gibi önemli sensörler, hassas drone verilerini elde etmek için dronlarla donatılmıştır. Daha ucuz dronlar genellikle renkli kameralarla donatılır, ardından veriler çeşitli bilgisayarla görme metodolojileriyle elde edilebilir. İHA navigasyonlarına özel referansla, aşağıdaki noktalar algılanır:

• Özellik algılayıcıları ve tanımlayıcıları, genellikle nesne algılama amaçları için kullanılır
• Ortamlardaki hareketi tanımak için optik akış teknikleri kullanılır
• Görsel servoing, görüntü çerçevesi hareketlerini İHA yer değiştirmelerine dönüştürmek için uygulanır.
• Gezinme ve haritalama faaliyetleri için 3B rekonstrüksiyon teknikleri kullanılır

Her teknik, hedeflenen nesnelerin ortamlarına ve doğasına bağlı olarak uygun ve güvenilirdir.

• Nesne Algılama - Nesne algılama ve izleme için temel mekanizmalar, özellik algılama ve açıklama algoritmalarını içerir. Bu yöntem, dronun konumunu ve hareketine ilişkin daha fazla içgörü elde etmek için kullanılabilir. Özellik Algılama, kenar, köşe veya blob olarak etiketlenen fotoğraflardaki ilgi alanlarını tanımlar. Öte yandan, iki fotoğraftaki belirli bir özelliği koordine etmek için tanımlayıcılar uygulanır. Bir nesne hareket izleme sistemi, yalnızca dedektörler, tanımlayıcılar ve eşleştirme tekniklerinin bir kombinasyonu ile kapsamlıdır. Özellik dedektörleri, binalar veya nesneler gibi hedefleri veya hatta takip edilmesi gereken doğrusal yapılar gibi referansları tanımlamak için değerlidir.
• Optik Akış Teknikleri -Optik akış, görüntülerden hareketi tespit etmeye odaklanan birincil bir tekniktir. Başka bir deyişle, optik akış, 3B bir ortamda nesnelerin, yüzeylerin ve kenarların görünen hareketinin modelidir. Optik akış algılama, optik fare sensörleriyle sağlanabilir. Bununla birlikte, bu algılama yöntemi genellikle zaman alıcıdır ve genellikle İHA'ların havada asılı durma operasyonları için uygundur.
• Visual Servoing -
  

  VISUAL SERVOING

  Görsel servo, görsel verilerin yardımıyla kılavuz kamera hareketlerini birleştiren bir tekniktir. İHA navigasyonuna özel olarak, görsel servo yaklaşımları, görüntü çerçevesi hareketlerini gerçek zamanlı içeriğe dönüştürmeye izin verir. Bu teknik, trafik sinyallerinin, gaz boru hatlarının yakınında ve hatta binaları tararken uçuş denetimleri durumlarında yaygındır.

• 3B Yeniden Yapılandırma Haritalama - Bilgisayarla görmede, 3B yeniden yapılandırma, gerçek nesnelerin şekillerini ve görünümlerini aktif veya pasif tekniklerle yakalama yöntemidir. Bununla birlikte, bu yöntem hala kendi zorluklarını ortaya çıkarmaktadır. Görüş algoritmalarının çoğu, durumun aydınlatılması, desen modelleri ve yakalanan nesnelerin hareketi nedeniyle kullanımda sınırlıdır. Bu yöntem aynı zamanda işlem süresini uzatır ve 2D görüntülerin verilerini ölçeklendiremez, bu da güvenilir bilgi elde etmek için sensörler gibi ek araçların gerekmesine yol açar.

FAYDALARI

• Güvenlik - Demiryolu denetimleri için insansız hava araçlarıyla uğraşmak, sektörün üretkenliğini ve güvenlik seviyesini geliştirdi. Demiryolu sektörü için otomatik bir geleceğe geçiş, düzenleyiciler için yakında maliyet avantajı haline gelebilecek çeşitli faydalar ortaya çıkardı. Trenlerin çoğu demiryolunda son derece düzenli bir şekilde planlandığı göz önüne alındığında, herhangi bir özel donanımlı araçtaki izleri incelemek için bir işçi göndermek felaketle sonuçlanabilir. Yükselen bu korku ile sektörde drone'lara olan ihtiyaç büyüdü. İHA'lar, trenler gibi eşdeğer alan kullanmazlar ve denetim faaliyetleri boyunca hayati önem taşıyan operasyonların üzerinde kalırlar. Bu şekilde kuruluşlar, işçi güvenliğinden ödün vermek zorunda kalmadan demiryolu altyapısını dikkatli ve hassas bir şekilde inceleyebilir.
• Drone denetimlerinin en göze çarpan ancak en önemli avantajlarından biri, demiryolları üzerinden uçabilmeleri ve kuruluşların toplam zamandan tasarruf etmelerini sağlamasıdır. Demiryolu firmaları, sahadaki İHA'lar daha yüksek rakımlara ölçeklenirken birden fazla demiryolundan veri toplayabildiğinden ve aynı anda 3-4 yolu aynı anda görselleştirebildiğinden zamandan tasarruf edebilir. Drone Teknolojisi ve Makine Öğrenimi ayrıca, herhangi bir insan yardımına ihtiyaç duymadan görevi bağımsız olarak gerçekleştirmelerini sağlar. Veri toplama, drone'larla akıllı, anında, verimli ve tekrarlanabilir hale gelir.
• Yüksek Çözünürlüklü Veriler - Yüksek çözünürlüklü kameralara sahip birinci sınıf dronlar, demiryolları için çok kısa sürede önemli verileri sağlayabilir. Drone verileri elde edildikten sonra, değişiklik tespit teknikleri ve hatta Yapay Zeka kullanılarak demiryolu altyapısındaki kusurları belirlemek için gelişmiş bir yazılım aracılığıyla işlenebilir.

• Güvenilir - Drone Teknolojisinin şüphesiz ayrıntılı bilgi sağladığı göz önüne alındığında, demiryolu endüstrisi üretimine büyük ölçüde güveniyor. Verilerin gerçekliği, herhangi bir şüphe durumunda ortomozik kullanılarak düzenli olarak doğrulanabilir. Drone verileri neredeyse her sektörün en güvenilir bilgi kaynağı haline geldi ve aktif karar vermeyi mümkün kılıyor.
• Bağımsız arazi
  

  HAVA DENETİMİ

  İHA'lar açık havada uçtukları için sektördeki İHA operatörlerinin karşılaştığı herhangi bir engel bulunmamaktadır. Engebeli bir bölgede, nehirlerde veya köprülerin üzerinde çalışırken ekstra çaba ve güvenlik önlemleri alınmalıdır. Bu sektördeki drone'lar araziden bağımsızdır. Ancak, araziye bağlı düzenlemelerin araziyle sınırlı olduğu ve topografyaya dayalı olarak ek çaba ve yönetim gerektirdiği unutulmamalıdır.
• Engellerin Belirlenmesi - Bir arazi sınırı ortomosaik üzerine yerleştirilebileceğinden, demiryolu firmaları arazi edinim endişelerini veya mevcut inşaat projeleriyle herhangi bir çarpışmayı fark edebilir. Drone anketleri sırasında, çevre hakkında değerli bilgiler toplanır ve fark edilen herhangi bir müdahale zamanında çözülebilir.