УДК 69.002.5

Перспективы применения БПЛА в строительстве

Макарычев Константин Владимирович – старший преподаватель кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов им. профессора Ю.М. Борисова Воронежского государственного технического университета

Воронин Игнат Сергеевич – студент бакалавриата Воронежского государственного технического университета

Аннотация: В статье рассматриваются перспективы и особенности применения беспилотных летательных аппаратов в строительной отрасли. Приведена статистика роста инвестиций в производство строительных дронов. Подробно описаны основные области использования дронов в строительной сфере: геодезия, градостроительство, повышение безопасности на строительных площадках, проверка кровли, техническое обслуживание зданий, охранное наблюдение. Так же в статье изучается вопрос недостатков современных беспилотных технологий и пути их преодоления. В итогах статьи сделаны выводы о целесообразности использования беспилотных летательных аппаратов в условиях стройки.

Ключевые слова: квадрокоптер, дрон, безопасность, беспилотный летательный аппарат, БПЛА, обследование зданий и сооружений, строительство, современные технологии, инновации.

Строительство является одной из крупнейших отраслей промышленности во всем мире. Производительность труда в строительстве практически не выросла с конца 1990-х годов, а в некоторых случаях даже уменьшилась. Чтобы обойти эту отрицательную тенденцию, лидеры отрасли вводят в строительную сферу новые технологии, снижающие расходы, но в то же время увеличивающие эффективность и умножающие потенциальную прибыль [1, с. 6].

Одним из таких нововведений последних лет стало массовое использование строительных дронов – беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Это летающие роботы, которыми можно управлять дистанционно или отпускать в автономный полет, используя программные планы полета, встроенные в систему, которые работают в сочетании с бортовыми датчиками и GPS. За последние 10 лет произошел самый настоящий инновационный прорыв в данной области [2, с. 6].

Масштабы строительной сферы сами по себе способствуют эффективному применению беспилотных летательных аппаратов.

Реклама и маркетинг

Аэрофотосъемка с высоким разрешением будет отличным подспорьем для создания достойных рекламных материалов. Панорамные и многоракурсные снимки строительных площадок необходимы, чтобы наглядно продемонстрировать покупателям здание в условиях эксплуатации и процесс его строительства. Дроны — недорогой способ сделать потрясающие фотоматериалы. Они дают возможность создания изображений с высоким разрешением и передачи видеоматериалов с качеством 4K.

Повышение уровня безопасности на строительных площадках

Строительство обоснованно считается одной из самых опасных рабочих сфер. Согласно исследованию Управления по безопасности и охране труда США, в 2017 году, погибло 4674 рабочих, 20,7% из которых осуществляли свою деятельность в условиях стройки[3, с. 7]. В свою очередь, ключевым фактором гибели рабочих, входящих в этот процент становятся падения с высоты. Применение дронов могло бы помочь снизить эту цифру, ведь запуск маленького квадрокоптера в большинстве случаев избавит людей от необходимости личного подъема на высоту.

Охранное наблюдение

Статистика показывает, что ежегодно с рабочих мест похищается техника и материалы на сумму более 450 миллионов долларов, причем менее 35% из них получается выявить. Оператор БПЛА будет иметь возможность в любой момент обнаружить и ликвидировать нарушение. А в случае оснащения беспилотника камерой с системой распознавания лиц, процент предотвращения краж будет снижен в разы.

Городское планирование

Упорные разработки и исследования в сфере беспилотных технологий открыли ряд перспектив для применения БПЛА в городском планировании. Технология открывает доступ к изучению существующих социальных и экологических условий объектов [4, с. 7]. Становится возможной точная фиксация транспортного трафика, гидрологических и топографических изменений, в том числе и деградации окружающей среды.

Топографическая съемка

Топографические съемки по праву считаются неотъемлемой частью любого строительного процесса. Землеустройство подразумевает проведение замеров конкретного участка земли до начала строительства. В результатах исследования открываются важные сведения, дающие возможность принять актуальные решения, от планирования строительной площадки до проектирования [5, с. 7]. Одним из видов оборудования, необходимого для выполнения этой задачи, являются беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Дроны могут предоставить более конкретную картину выполняемой работы. С их помощью топографическая съемка не будет отличима по уровню качества от классических методов при следующих преимуществах: сокращение длительности выполнения полевых работ [6, с. 7]; ликвидация логистических ошибок; повышение точности измерений, что позволит создать 3D-модели участков или зданий [7, с. 7]; возможность создания карт труднодоступных районов.

Проверка кровли и техническое обслуживание зданий

На данный момент все больше субъектов строительной отрасли применяют БПЛА для осмотра зданий и других сооружений. Дроны дают возможность частным и юридическим лицам быстро и без особых рисков проверять кровлю, в том числе труднодоступные участки сложных сооружений. Такой подход значительно повышает эффективность и безопасность, уменьшая при этом затраты и время проверки. Традиционные методы осмотра на фоне данных инновационных способов оказываются достаточно дорогостоящими, рискованными, капиталоемкими и трудоемкими. Перечислим основные проблемы, связанные с классическими инспекциями: габаритное и дорогостоящее оборудование; необходимость высококвалифицированных кадров; повышенная опасность и трудоемкость работ. БПЛА в разы безопаснее, точнее и быстрее, следовательно, более эффективны в обнаружении повреждений, утечек, трещин и иных признаков, указывающих на разрушение сооружения. Инновационная технология снижает затраты на осмотр и повышает безопасность. Классический процесс проверки сроком в три недели можно сократить до нескольких часов. Помимо поверхностного и структурного анализа здания, беспилотный надзор актуален и при проверке солнечных панелей на наличие повреждений, необходимость технического обслуживания. Например, выявление механических повреждений, обнаружение значительной загрязненности и т.д. [8, с. 7]. Тепловизионная съемка является одним из приоритетных направлений в создании дронов, так как позволяет выявлять инфракрасное излучение в электромагнитном спектре, тем самым давая возможность точно отображать структуры, ландшафты и оборудование. Тепловизионное изображение должно облегчить исследование трубопроводов, электрических сетей, солнечных панелей, и кровли на предмет различных неисправностей.

Применение тепловизионных камер высокого разрешения открывает возможность просматривать и выявлять участки с тепловыми сигнатурами из-за неисправной изоляции, невидимые человеческому зрению. При использовании классических методов обнаружение неисправностей изоляции является трудоемким и физически изнурительным процессом. Однако дроны значительно упрощают это занятие и затрачивают всего лишь несколько часов при малой стоимости [9, с. 7]. Помимо этого, традиционные тепловые инспекции затрагивают лишь доступные области и зачастую дают низкокачественные изображения.

Несмотря на всю свою привлекательность и очевидные преимущества, БПЛА не лишены недостатков, которые необходимо учитывать. Так, в США Федеральное авиационное управление ввело обязательный регистрационный учёт всех БПЛА перед полетом для получения сертификата, разрешающего легальную эксплуатацию дронов.

В других странах действует аналогичная политика, и разрабатываются новое законы, регулирующие лицензирование, обучение, деятельность и обязанности операторов беспилотников. Хотя дроны и являются беспилотными летательными аппаратами, они по-прежнему нуждаются в управлении человеком, и небрежное или некомпетентное управление ими может привести к травмам и материальному ущербу.

Обширное использование беспилотников позволит значительно повысить производительность и качество труда в сфере строительства. Применение строительных дронов включает в себя: землеустройство, топографию, безопасность, рекламу, маркетинг, охранное наблюдение инспекцию инфраструктуры и т.д. Однако, как и многие другие инновационные технологии, беспилотники имеют свои минусы, наиболее значительные из которых лежат в правовой области. Тем не менее, данную технологию однозначно можно признать перспективной. Темпы ее развития растут с каждым годом, поэтому можно уверенно сказать, что применение БПЛА в строительстве будет лишь набирать обороты и все сильнее укоренятся на современных стройках.

Список литературы

  1. Aicardi I., Chiabrando F., Grasso N., Lingua A.M., Noardo F., Spanò A. UAV Photogrammetry with Oblique Images: First Analysis on Data Acquisition and Processing // International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences. Прага: ISPRS. 2016. № pp. 835-842.
  2. Koubaa A. Robot Operating System (ROS): The Complete Reference. Люксембург: Springer, 2019, 82 p.
  3. Cefalo R., Zielinski J.B., Barbarella M. New Advanced GNSS and 3D Spatial Techniques: Applications to Civil and Environmental Engineering, Geophysics, Architecture, Archeology and Cultural Heritage, Luxembourg. Springer, 2017. 19 p.
  4. Daponte , De Vito L., Mazzilli G., Picariello F., Rapuano S. Measurement. 2017. №98. pp. 192-198.
  5. Yang C.H., Wen M. C., Chen Y. C., Kang S. C. An Optimized Unmanned Aerial System for Bridge Inspection // Proceedings of the 32nd ISARC, Oulu, Finland. 2015. pp. 625-630.
  6. Ellenberg A., Branco L., Krick , Bartoli I., Kontsos A. Use of Unmanned Aerial Vehicle for Quantitative Infrastructure Evaluation // Journal of Infrastructure Systems. 2014. №21(3). pp. 21-27
  7. Ham Y., Han K.K., Lin J.J., Golparvar-Fard M. Visualization in Engineering. 2016. №1. pp. 289-296.
  8. Кавелин А.С., Тютина А.Д., Нуриев В.Э. Использование квадрокоптеров для обследования объектов // Инженерный вестник Дона, 2019, №5. URL: ru/ru/magazine/archive/N7y2019/6108
  9. Perritt H. Jr., Sprague E.O. Domesticating Drones: The Technology, Law, and Economics of Unmanned Aircraft, UK: Routledge, 2016. pp. 9-12.

Интересная статья? Поделись ей с другими: