Автоматизированная беспроводная система мониторинга технического состояния дымовых труб

В представленной статье изучена и описана технология мониторинга технического состояния дымовых труб для выявления участков повышенных тепловых потерь с применением автоматизированной беспроводной системы мониторинга, в состав которой входит беспилотный летательный аппарат, оснащенный дополнительным оборудованием. Целью данной работы является исследование вопроса, связанного с обеспечением безопасности эксплуатации железобетонных дымовых труб, используемых в составе опасных производственных объектов. Основной задачей представленной технологии мониторинга является оперативное выявление дефектов и повреждений для снижения рисков возникновения аварийно-опасных ситуаций. При разработке особое внимание уделено автономности и интеллектуальности предлагаемой технологии мониторинга технического состояния. На первом этапе производится монтаж датчиков, координаторов и система дистанционной термометрии с передачей данных о температуре тела ствола дымовой трубы в диспетчерский центр. На следующем этапе проводится обследование участков наружной поверхности дымовой трубы с применением беспилотного летательного аппарата, оснащенного тепловизионной камерой, для подтверждения информации о потерях тепла. На завершающем этапе составляется термограмма объекта, на основе которой создается схема вероятного расположения выявленных дефектов и план производства ремонтных работ. Также указаны основные преимущества предлагаемой технологии.

1. Кавелин А.С., Тютина А.Д., Нуриев В.Э., Колотиенко М.А. Использование тепловизионного метода для обследования зданий и сооружений: обзор // Инженерный вестник Дона. 2019. № 6 (57). C. 11–13. EDN: WGEKMV.

2. Гладких Т.Я., Мигачев А.Н. Использование БПЛА для тепловизионного мониторинга объектов инфраструктуры с целью повышения энергетической эффективности // XIII Всеросс. совещание по проблемам управления, ВСПУ–2019. Сб. трудов XIII Всеросс. совещания по проблемам управления ВСПУ–2019 (г. Москва, 17–20 июня 2019 г.). М., 2019. С. 433–437. https://doi.org/10.25728/vspu.2019.0433. EDN: RXUXDN.

3. Halder S., Afsari K. Robots in Inspection and Monitoring of Buildings and Infrastructure: A Systematic Review // Applied Sciences. 2023. Vol. 13. Iss. 4. P. 1–37. https://doi.org/10.3390/app13042304.

4. Yi Tan, Silin Li, Hailong Liu, Penglu Chen, Zhixiang Zhou Automatic Inspection Data Collection of Building Surface Based on BIM and UAV // Automation in Construction. 2021. Vol. 131. P. 1–16. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2021.103881.

5. Ruiz R.D.B., Lordsleem Jr.A.C., Rocha J.H.A., Irizarry J. Unmanned Aerial Vehicles (UAV) as a Tool for Visual Inspection of Building Facades in AEC+FM Industry // Construction Innovation. 2021. Vol. 22. Iss. 4. P. 1155–1170. https://doi.org/10.1108/CI-07-2021-0129.

6. Daeho Kim, Meiyin Liu, SangHyun Lee, Vineet R. Kamat Remote Proximity Monitoring between Mobile Construction Resources Using Camera-Mounted UAVs // Automation in Construction. 2019. Vol. 99. P. 168– 182. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.12.014.

7. Patel T., Suthar V., Bhatt N. Application of Remotely Piloted Unmanned Aerial Vehicle in Construction Management // Recent Trends in Civil Engineering. 2021. Vol. 77. P. 319–329. https://doi.org/10.1007/978-981-15-5195-6_25.

8. Taj, G.; Anand, S.; Haneefi, A.; Kanishka, R.P.; Mythra, D.H.A. Monitoring of Historical Structures Using Drones // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 955. P. 1–7. https://doi.org/10.1088/1757-899X/955/1/012008.

9. Keyvanfar A., Shafaghat A., Awanghamat A.M. Optimization and Trajectory Analysis of Drone’s Flying and Environmental Variables for 3D Modelling the Construction Progress Monitoring // International Journal of Civil Engineering. 2022. Vol. 20. P. 363–388. https://doi.org/10.1007/s40999-021-00665-1.

10. Kayhani N., McCabe B., Abdelaal A., Heins A., Schoellig A.P. Tag-Based Indoor Localization of UAVs in Construction Environments: Opportunities and Challenges in Practice // Proceedings of the Construction Research Congress 2020 (USA, 8–10 March 2020). USA, 2020. p. 226–235. http://doi.org/10.1061/9780784482865.025.

11. Junda Lyu, Tianyue Zhao, Gang Xu Research on UAV’s Fixed-Point Cruise Method Aiming at the Appearance Defects of Buildings // AIAM2021: 2021 3rd International Conference on Artificial Intelligence and Advanced Manufacture. 2022. P. 783–787. https://doi.org/10.1145/3495018.3495157.

12. Massaro A., Savino N., Selicato S., Panarese A., Galiano A., Dipierro G. Thermal IR and GPR UAV and Vehicle Embedded Sensor Non-Invasive Systems for Road and Bridge Inspections // Proceedings of the 2021 IEEE International Workshop on Metrology for Industry 4.0 & IoT (MetroInd4.0&IoT) (Rome, 7–9 June 2021). Rome, 2021. p. 248–253. http://doi.org/10.1109/MetroInd4.0IoT51437.2021.9488483.

13. Yusof H., Ahmad M.A., Abdullah A.M.T. Historical Building Inspection Using the Unmanned Aerial Vehicle (Uav) // Journal of Sustainable Construction Engineering and Technology. 2020. Vol. 11. Iss. 3. P. 12–20. https://doi.org/10.30880/ijscet.2020.11.03.002.

14. Mirzabeigi S., Razkenari M. Automated Vision-Based Building Inspection Using Drone Thermography // Proceedings of the Construction Research Congress 2022 (Arlington, 9–12 March 2022). Arlington, 2022. p. 737–746. http://doi.org/10.1061/9780784483961.077.

15. Xiong Peng, Xingu Zhong, Anhua Chen, Chao Zhao, Canlong Liu Y., Frank Chen Debonding Defect Quantification Method of Building Decoration Layers via UAV-Thermography and Deep Learning // Smart Structures and Systems. 2021. Vol. 28. Iss. 1. P. 55–67. https://doi.org/10.12989/sss.2021.28.1.055.

16. Rakha T., El Masri Y., Chen K., Panagoulia E., De Wilde P. Building Envelope Anomaly Characterization and Simulation Using Drone Time-Lapse Thermography // Energy and Buildings. 2022. Vol. 259. P. 1–14. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2021.111754.