Mapeamento Térmico com VANT

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Mapeamento de estrada e ponte com danos na República Checa

mapeamento térmico com Vant

 

Na República Checa, os sistemas aéreos não tripulados (VANT’s), com câmeras de imagem térmica foram testados com sucesso em um método de monitoramento e controle de danos em estradas e pontes.

No outono de 2014, a empresa Checa UpVision, em colaboração com a Direção das Estradas e Rodovias da República Checa (RMD), realizou um mapeamento térmico com Vant  de controle de danos, em  seções  das pontes  Koberný e  Ekanice incluindo uma seção de 10 km da rodovia.

Estruturas ligadas ao transporte podem ser encontradas em todo o mundo, são à base de qualquer infraestrutura de comunidades. Tais estruturas são economicamente exigentes. Elas devem ser capazes de lidar com o rigor do tráfego e ter uma vida útil e mais prolongada possível.

Hoje em dia, com a ênfase na redução de custos, o investimento em novos materiais para estruturas rodoviárias é cada vez maior, buscando melhorar a segurança e durabilidade, assim consequentemente reduzir a necessidade de reparos.

Antes dos trabalhos de reparação de uma estrada poder começar, dados detalhados sobre a estrutura viária são necessários para o os planejadores, topógrafos e empresas de construção. Esses dados são usados para monitorar e controlar os progressos durante a construção, incluindo o uso da tecnologia e cumprimento de prazos.

Também é necessário controlar cada vez mais construções e a renovação de trabalhos, como por exemplo, nos casos de eventos críticos associados a deslizamentos de terra, terremotos, danos a estradas, etc., que necessitam de obtenção de dados sobre a estrutura da forma mais eficaz possível.

mapeamento térmico com Vant

Solução para o mapeamento térmico

Um VANT voando a baixa altitude e equipado com uma câmera de imagem térmica oferece uma coleta de dados remotos de forma fácil e rápida para o monitoramento e avaliação dos danos estrada. O mapeamento Térmico com Vant tem sido usado para identificar pontos de danos (baseado no aquecimento de imagem térmica diferencial do pavimento) que não são visíveis para o olho humano.

Os VANTS requerem apenas um piloto e apenas algumas horas para começar o trabalho. As imagens térmicas coletadas podem ser controladas manualmente ou ao longo de um caminho predefinido. Graças às imagens sobrepostas, eles podem ser automaticamente georreferenciadas para criar um mapa de avaliação de danos.

A imagem térmica capturada é transmitida para o monitor do computador no chão através da Internet, tornando mais fácil para marcar quaisquer pontos críticos nos terrenos que precisam de consertos no local.

O mapeamento foi realizado usando uma pequena câmara térmica com um microcomputador de Optris(é uma das principais fornecedores no campo da medição de temperatura sem contato,usando instrumentos de medição infravermelhos), o qual foi colocado sobre um hexacoptero especial (construída pela UpVision), a partir de diferentes alturas calibradas para determinar as localizações críticas necessárias e para o controle.

O movimento real do VANT poderia, então, ser planejado. O voo pode ser programado para ser totalmente automático ou pode ser controlado manualmente para voar remotamente sobre as áreas necessárias. Neste caso, o piloto pode permanecer em um lugar ou seguir o VANT em um carro especial quando voar lentamente.

As diferenças de temperatura revelam qualquer dano à estrada e a localização do isolamento ou drenagem. O mapeamento ocorreu em condições de nebulosidade e ao pôr do sol, no final de um dia claro ou claro em parte, quando a superfície da estrada foi aquecida a uma determinada temperatura.

Áreas habitadas danificadas, conjuntos de isolamentos e diversas estruturas de superfície podem ser identificados com base nas diferentes temperaturas e escalas de cores. No entanto, o período de tempo para se realizar o mapeamento deveria ser antes que a superfície da estrada esfriasse, sendo assim um tempo relativamente curto.

Voo teste

Vários testes de voo foram realizados, combinando diferentes parâmetros (ensolarado / nebuloso, temperatura da superfície da estrada, o tempo antes do por do sol / ao entardecer), juntamente com condições tecnológicas (tamanho da resolução / altitude digitalizada, ângulo de gravação / altura de voo / largura da estrada) para determinar o conjunto de parâmetros que produzem as melhores imagens térmicas para localizar os danos para controle.

Como o VANT sobrevoou todos os pontos conhecidos de dano, a altitude do voo foi então determinada de acordo com a transmissão de vídeo on-line (resolução da imagem para um determinado chip da câmera térmica). Isto permitiu que o mapeamento térmico mostrassem os danos e calibragem para as medições posteriores.

As pontes Koberný e Ekanice

A problemática ponte Koberný tem aproximadamente 600 m de comprimento e transporta o tráfego acima do Lago Koberný. Esta ponte foi inaugurada em 2013, ainda estavam com reparos pendentes, necessários para a boa drenagem da superfície da estrada. Havia também problemas no inverno, quando o gelo se formava na estrada devido à má drenagem da água. Portanto, o administrador da estrada se recusou a aceitar a ponte e ordenou que o empreiteiro fizesse os reparos.

A frisagem plana (remoção da parte superior de oito centímetros de asfalto) foi feita com varredura em várias alturas, a fim de verificar o desempenho de drenagem,  isolando e detectando possíveis anomalias na superfície. O VANT também verificou as faixas de isolamento sob a superfície da ponte.

Estes podiam ser vistos nas imagens térmicas como as áreas mais escuras nas articulações entre os materiais de isolamento e foi, portanto, possível verificar toda a estrutura de isolamento sob a superfície. Um mapa de avaliação de danos da área de estudo foi criado usando as imagens térmicas ligadas a ortofotos.

A ponte Ekanice tem quase 500m de comprimento e se estende a linha ferroviária Praga-Linz (República Checa-Áustria). O VANT foi usado para verificar saliências irregulares na plataforma e identificar a sua faixa abaixo da superfície da ponte. O método de reparação mais apropriado pode ser definido de acordo com a extensão dos danos mapeados (reparação local, e grandes reparações de toda a seção da estrada).

Os VANT’s acoplados com termógrafo identificaram protuberâncias (algo em relevo) e suas formas abaixo da superfície da estrada, incluindo protuberâncias que não eram visíveis ao olho humano. O resultado para ambas as pontes era um mapa de avaliação dos danos transformado em ortofoto no sistema de coordenadas Tcheco.

 

mapeamento térmico com Vant

 

Mapeamento da estrada

O mapeamento da rodovia foi realizado em duas fases, uma em cada sentido do trecho (10 km) da estrada (isto é, um total de voo de 20 km de rodovia), principalmente para adquirir a resolução necessária para a imagem correspondente ao tamanho das três pistas de ambos os lados da rodovia.

As condições climáticas ideais para o mapeamento da rodovia estavam na parte da tarde ou início da noite. O mapeamento térmico com o Vant foi possível ser feito apenas durante três horas, devido à diminuição da temperatura no período da noite e por causa das restrições de tráfego.

Durante estas três horas só foi possível mapear 10 km de rodovia por causa da velocidade do VANT (limitado a 10 km/h), para evitar a desfocagem da foto e ter sobreposição suficiente entre as fotos. O mapeamento foi realizado sob o controle manual, devido a vários obstáculos perto da rodovia (pontes, linhas elétricas, postos de pedágio, pontes verdes e painéis informativos) e também porque a altura de voo ajustada para aproximadamente 14m.

mapeamento térmico com Vant

Durante todo o voo, o piloto e o operador foram apoiados por veículos que recebem as imagens on-line a partir dos VANT’s. Esses veículos transportavam baterias carregadas, porque a autonomia de voo nessa configuração foi de aproximadamente 15 a 20 minutos. Os dados resultantes foram usados para criar mapas de ortofotos térmicos para avaliação de danos no sistema de coordenadas Checo.

Resultados

Inspeções de Rodovias foram previamente realizados por pessoas no local. Hoje, georadares e sondas são as formas mais populares para análises de danos remotamente, mas eles são caros e específicos.

O mapeamento térmico com Vant foi um sucesso,os resultados destas experiências com os VANT’s nas pontes e estrada demonstram que toda a estrutura de superfície e áreas danificadas das estradas pode ser mapeada com precisão usando imagens térmicas.

 

Traduzido e adaptado

FonteGim International

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