Passato, presente e futuro: Integrazione sensori negli APR

Passato, presente e futuro: Integrazione sensori negli APR
Nuove frontiere
Le indicazioni fornite dal mondo accademico e della ricerca hanno spinto FlyTop a
dotare i suoi sistemi APR di sensori allo stato dell’arte. Camere ottiche,
multispettrali, iperspettrali, lidar e camere termiche che possono essere
impiegate ed integrate in molteplici settori applicativi.
Integrazione
I sensori si integrano pienamente con l’elettronica dei sistemi APR di FlyTop: i dati
acquisiti in volo vengono restituiti arricchiti dalle informazioni relative al volo e
alla posizione, per mettere a disposizione dei professionisti dati di altissima
qualità.
Integrazione
a bordo
dell’APR
Cos’è la Termografia?
La termografia è una tecnica di analisi non distruttiva che si basa sull'acquisizione di immagini ad infrarosso.
Esistono due modalità di applicazione della termografia: la termografia per telerilevamento e la termografia a contatto. La termografia per telerilevamento trova impiego principalmente in edilizia, mentre la termografia a contatto si basa sull'utilizzo di rivelatori a cristalli liquidi e trova prevalentemente impiego in campo medicale.
Termocamere radiometriche e non radiometriche
Le termocamere non radiometriche forniscono essenzialmente un’immagine termica che mostra le differenze di temperatura, ma non è possibile misurare su tale immagine il valore assoluto della temperatura. Cioè, se volessi sapere la temperatura di un punto sull’immagine, non potrei in alcun modo saperlo.
Le termocamere radiometriche consentono di misurare il valore di temperatura assoluto di ogni punto dell’immagine ed hanno bisogno di tre informazioni generali:
•
Temperatura dell’ambiente
•
Trasmittanza del materiale
•
Tipologia del materiale
L’immagine, infatti, è costruita su una matrice di un certo numero di pixel per un certo numero di righe. L’elettronica dello strumento rileva rapidamente il valore di energia immagazzinata da ogni singolo pixel dell’oggetto osservato. Trasmittanza termica
In termotecnica la trasmittanza termica (indicata con U) è una grandezza fisica che misura la quantità di calore scambiato da un materiale o un corpo per unità di superficie e unità di differenza di temperatura e definisce la capacità di un elemento nello scambiare energia, ovvero l'inverso della capacità isolante di un corpo Termocamera e campi applicativi
Le termocamere a infrarossi vengono utilizzate in tutto il mondo per
un'ampia gamma di settori applicativi nel monitoraggio di processi
continui. Grazie alle misure e al peso ridotto dei recenti sistemi, è
possibile equipaggiarle su un APR per:
‐ svolgere monitoraggi infrastrutturali
‐ eseguire indagini su pannelli fotovoltaici
‐ l'agricoltura di precisione
‐ il monitoraggio degli incendi
‐ le indagini per l'inquinamento dei corsi d'acqua
‐ la ricerca di discariche abusive
Fronte degli incendi
Identificazione discariche abusive
L’integrazione degli APR con le termocamere
L’integrazione di queste due tecnologie apre prospettive quasi illimitate. Rilievi che prima esigevano giorni di lavoro possono ora essere svolti in tempi brevi.
L’impiego di questi sensori a bordo degli APR garantisce precisione, qualità e un punto di vista privilegiato per tutti quegli operatori che devono fare dei loro sistemi aerei a pilotaggio remoto un uso professionale.
Rilievo termografico su pannelli fotovoltaici
Alcuni solar farm si estendono per ettari e la loro ispezione richiede giornate di lavoro.
Grazie agli APR dotati di termocamera ciò si può fare in poco tempo: è possibile individuare le aree in cui le celle fotovoltaiche sono difettose ed intervenire poi in modo preciso, risparmiando notevolmente sui costi.
Rilievo Termografico Ambientale
Il telerilevamento all’infrarosso termico eseguito dall’alto permette di coprire aree estese e individuare fenomeni di autocombustione e sconfinamenti di biogas.
Il ricorso all’integrazione tra APR e termocamere
permette dunque l’individuazione di discariche abusive usate per lo smaltimento illecito di materiale inquinante.
Analisi termografica degli edifici
Spesso è necessario fare analisi su pareti verticali per il rilevamento topografico, oppure per edifici di grandi dimensioni è necessario eseguire riprese aeree con infrarosso termico per individuare difetti di impermeabilizzazione, dispersione energetica di impianti, difetti di progettazione ecc.
Ovviamente anche in questo caso, l’integrazione di APR e termocamere permette un’analisi efficace e in tempi brevi. Cosa si intende per Agricoltura di precisione?
L'agricoltura di precisione è una strategia gestionale dell‘Agricoltura che si avvale di moderne strumentazioni che consentono di:
‐ monitorare lo stato di salute della vegetazione;
‐ modificare il tasso di utilizzo di fertilizzanti, sementi, prodotti fitosanitari in base alle necessità del terreno e delle colture;
Tale attività è quindi mirata all'esecuzione di interventi agronomici tenendo conto delle effettive esigenze colturali e delle caratteristiche biochimiche e fisiche del suolo.
I DRONI PER L’AGRICOLTURA
Una delle applicazioni più promettenti per gli APR è sicuramente
quella dell'agricoltura di precisione.
I dati acquisiti da APR sono utili alle aziende agricole per monitorare
lo stato del raccolto ed intervenire quando e dove necessario.
Allo stesso modo, i risultati ottenuti dal volo di un APR su una
coltivazione, sono di fondamentale importanza in fase di ricerca per
la valorizzazione, salvaguardia e gestione delle risorse agricole e
forestali.
FlyTop si avvale del supporto di consulenti esperti di precision
farming per individuare i trend tecnologici e commerciali del settore.
RACCOLTA DATI IN CAMPO
(Multi- Iper Spettrali e Termocamera)
Sensoristica
• Stima delle produzioni
• Monitoraggio del contenuto
idrico e dell'efficienza delle
tecniche di irrigazione
• Stima dell'effetto dei
fertilizzanti
• Stima di danni biotici e abiotici
• Piani di gestione forestale
• Studi di impatto ambientale
SENSORISTICA
RACCOLTA DATI IN CAMPO CON LA
TERMOCAMERA
• Stress idrico
• Analisi fotosintetica delle piante
• Capacità di ritenzione idrica del suolo
• Temperatura della copertura vegetale
MULTISPETTRALI
Un sensore multispettrale è in grado di registrare la radiazione riflessa dall’oggetto o le aree circostanti attraverso lo spettro elettromagnetico; cioè la bade visibili infrarosse e termiche.
QUALI SONO I CAMPI D’APPLICAZIONE DELLE MULTISPETTRALI CON GLI APR?
• Classificazione della vegetazione
• Identificazione uso suolo e destinazione colture
• Analisi e studio aree oggetto di incendi
• Rilevamento discariche
• Identificazione delle coperture cemento‐
amianto
• Analisi termiche anomalie in acqua
• Indagini archeologiche
TIPI DI MULTISPETTRALI E APPLICAZIONI
SUGLI APR
DIFFERENZA MULTI E IPER SPETTRALI
Multispettrali
•
Utilizzano solitamente 3-7 bande spettrali, dove spesso sono presenti le
bande RGB;
•
Tendono ad avere una risoluzione spaziale > di 1 metro;
Iperspettrali
•
Utilizzano un elevato numero di bande spettrali;
•
Larghezze di banda intorno a 0,1-0,2 µm;
•
Bassa risoluzione spaziale.
ENTRAMBE
•
Sono indicate per gli APR ad ala fissa o multirotore;
•
Possono variare dai 90 ai 200g di peso;
•
Opzione ILS (Incident Lite System) utile per discriminare meglio il dato di
riflettenza eliminando le aliquote riflesse dall’ambiente
MULTISPETTRALE GLOBAL SHUTTER
La differenza principale della fotocamera è che utilizza un sensore a Scatto Globale elettronico da 1.3 MPEL. Differenziandosi dai sistemi ADC precedenti, l'ADC SNAP espone l'intera immagine nello stesso istante di tempo. Per questa ragione questo sistema riscontra meno problemi. Il tempo di esposizione di questo sensore è così veloce che gli ingegneri possono utilizzare questa fotocamera per scattare foto stop‐azione delle pale del ventilatore sulle loro scrivanie. Queste telecamere di azione fermata funzionano a velocità paragonabili a telecamere di visione industriale, pur pesando soltanto 90 grammi. La fotocamera di questo tipo è ideale per l'utilizzo con UAV veloci o bassa quota, Aeromobili ad ala fissa in particolare poiché essa è poco suscettibile al beccheggio, rollio ecc. Questo significa anche che le immagini saranno più facili da elaborare con vari software. L'attuazione del otturatore elettronico globale nel sensore produce immagini raw (immagini provenienti direttamente dal sensore) che possono essere elaborati immediatamente.
Concludendo, è possibile integrare
negli APR specifici sensori che consentono l’elaborazione di dati precisi ed attendibili.
GRAZIE PER L’ATTENZIONE