LIIKKUVAT LAITEALUSTAT (LILA)

Transkriptio

1 1 LIIKKUVAT LAITEALUSTAT (LILA) Droneilla tehokkokkuutta ympäristönseurantaan Veijo Sutinen

2 2 LILA-HANKE - LILA-hankkeen tavoitteena oli kasvattaa osaamista vedessä ja ilmassa liikkuvien laitealustojen ympärille. Tavoitteena oli myös demonstroida laitealuksia ympäristön mittauksissa ja selvittään niiden mahdollisuuksia ympäristön seurannassa. - Hankkeessa demonstroitiin liikkuvien laitealustojen käyttöä seuraavissa sovelluksissa: - Vesistöjen kartoitukset ilmassa liikkuvalla laitealuksella - Vesistöjen kartoitukset vedessä liikkuvalla laitealuksella - Sähkölinjojen kuntokartoitus - Metsätuhojen kartoittaminen (kirjanpainajatuholainen) - Hankkeen rahoittajat: EU:n itä-suomen EAKR-toimenpideohjelma, yritykset ja yhteisöt

3 3 LIIKKUVAT LAITEALUKSET Lyhenteitä UAV = Unmanned Aerial Vehicle UAS = Unmanned Aircraft System RPAS = Remote Piloted Aircraft Systems AUV = Autonomous Underwater Vehicle ASV = Autonomous Surface Vehiche USV = Unmanned Surface Vehicle TUV = Towed Underwater Vehicle Yleisesti käytössä olevat konetyypit: Kiinteäsiipinen Pyöriväsiipinen Hybridi-mallit

4 4 ILMASSA LIIKKUVAT LAITEALUKSET Skyonix Skylift 800 Kuusi roottoria (X6-konfiguraatio) Mahdollisuus automaattiseen lentoon Kantokyky ~3 kg Lentoaika ~15 min Akut: 3 x 11,000 mah ja laturi Maa-asema lentojen suunnitteluun 2-akselinen kameranvakauttaja Sony Nex 7 kamera + laajakulmaoptiikka (maapikselin koko noin 2 cm (100 m)) Lisäksi käytettiin Rikolan spektrikameraa Käyttöolosuhteet: T > -10ºC, tuuli < 8m/s Phantom II kopteri (2 kpl) Gyro-vakautettu Käsiohjain Mittaus- ja kuvantamismoduuli

5 ESIMERKKITULOKSIA VESISTÖJEN KUVANTAMINEN (VIMPELINLAMPI)

6 ESIMERKKITULOKSIA VESISTÖJEN KUVANTAMINEN (PYYKÖSJÄRVI) 6

7 ESIMERKKITULOKSIA SÄHKÖLINJOJEN KUVANTAMINEN 7 Sähkötolppa 30 m korkeudesta.

8 ESIMERKKITULOKSIA METSÄN KUVANTAMINEN 8

9 ESIMERKKITULOKSIA METSÄN KUVANTAMINEN 9 ARI = Anthocyanin Reflectance Index DSSI 1 = Damage Sensitive Spectral Index MCARI 2 = Modified Chlorophyll Absorption Index NBNDVI = Narrow-band Normalized Difference Vegetation Index

10 10 VEDESSÄ LIIKKUVAT LAITEALUKSET Vesistörobotti - Autonominen toiminta - Navigointi reitin mukaisesti - Vedenlaadunmittaus, näytteenotto, kaikuluotaus - Laskettava mittausanturi - Mittausrunkona EXO2 ja antureina syvyys, johtavuus, lämpötila, ph, sameus, liuennut happi, liuennut orgaaninen aine (fdom) ja kokonaislevä - Mittaussyvyys säädettävissä 0 6 m - Näytteenottoyksikkö - 10 näytepullon karuselli (1 l pullo) - Näytteenottosyvyys säädettävissä 0 6m - Viistokaikuluotain - Starfish 453 OEM - Lowrance HDS-7 Gen-3 - Toiminta-aika 6-8 tuntia - Paino n. 150 kg Kantavuus n. 200kg - Koko 1,6m*3,4m Torpedomallinen vesialus (pinta-alus) - Koko 140cm * 12cm, paino 15 kg - Kaikuluotaus (Starfish 453 OEM)

11 11 VESISTÖROBOTIN-KÄYTTÖLIITTYMÄ

12 ESIMERKKITULOKSIA VESISTÖJEN KARTOITUS (VIMPELINLAMPI) 12 Toukokuu Kesäkuu

13 ESIMERKKITULOKSIA POHJAN KUVANTAMINEN (KAJAANIJOKI) 13

14 YHTEENVETO ILMASSA LIIKKUVA LAITEALUS 14 - Hankkeen aikana laitealustoja demonstroitiin useissa eri sovelluksissa - Hankkeessa kerättyä kuvausdataa käsiteltiin Agisoft-ohjelmistolla (ortokuvat, 3D-mallit) - Hankkeessa kehitettiin mittaus- ja kuvantamismoduuli, joka mahdollistaa erityyppisten laitteiden ja anturien liittämisen sekä tiedonkeruun - Ilmassa liikkuvan laitealuksen mahdolliset sovellukset (rajatulla alueella): - Vesistöjen kuvantamiset (vesikasvillisuus, rantaviivat, jne) - Vesinäytteenotto ja vedenlaatumittaukset (laskettava anturi, spektrikamerat) - Maapinnan muotojen kuvantamiseen ja tilavuuksien mallintamiseen - Kasvillisuusalueiden kuvantamiseen (pellot, pienet metsäalueet, jne) - Ilmanlaatumittauksiin (hiukkaspitoisuus, kaasumittaukset, pisarat, jne) - Maataloustuotannon valvonta, suunnittelu ja seuranta (satoennusteet, lannoitesuunnittelu, tuholaistorjunnat, korjuuajankohdan määritykset, jne) - Rakentamisen ja teollisuustuotannon suunnittelu, valvonta ja seuranta - Erityyppisten rakenteiden kunnonvalvonta (sillat, mastot, tuulimyllyt, sähkölinjat, rakennukset, jne) - Onnettomuuksiin ja muihin tuhoihin liittyvät nopeat tilannekartoitukset ja etsinnät (mm. liikenneonnettomuudet, tulipalot, tulvat, kemikaalivuodot, jne) - Pienten rahtien kuljettamiseen

15 YHTEENVETO VEDESSÄ LIIKKUVA LAITEALUS 15 - Hankkeessa luotiin vesistörobottista monipuolinen mittausalus kehittämällä sitä mittausten, tiedonsiirron, näytteenoton ja kaikuluotauksen osalta yleiskäyttöinen laitealusta - Hankkeessa kehitettiin myös torpedomallinen laitealusta (pieni koko, liikuteltavuus) - Vedessä liikkuvia laitealustoja demonstroitiin useissa kohteissa - Vedessä liikkuvan laitealuksen mahdollisia sovelluksia: - Vedenlaadunmittaukseen, myös profiilimittaus - Pohjan kaikuluotaamiseen (syvyys, muoto, kovuus, kasvillisuus) - Vesinäytteiden ottamiseen - Pitkäaikaisseurantaan (autonominen toiminta, reittien toistaminen) - Etsintään (henkilöetsintä, uppotukit, jne) - Altaiden, väylien ja patorakenteiden tarkastuksiin - Maatalouden, turvetuotannon ja teollisuuden kuormituksen seurantaan - Vesistöjen ilmanlaatumittauksiin - Merkittyjen kalojen seurantaan seurantalaitteilla (kalatutkimus) - Onnettomuuksiin liittyvät nopeat tilannekartoitukset - Laitealustaksi kaikille uusille mittauksille (kantavuus, liitynnät)

16 KaiHali Kaivosvesiä vastaanottavien vesistöjen hallinta ja kunnostaminen Aikataulu: CEMIS-Oulu jatkokehittää hankkeessa vesistörobottia sekä selvittää sen soveltuvuutta kerrostuneiden järvien mittaamiseen.

17 17 KIITOS! Yhteystiedot: Veijo Sutinen, p: