DE102017000783A1 - Entwicklung einer computerimplementierten Erfindung/integriertem Steuerungssystem zur Prozess-Steuerung und Verarbeitung aller lnformationen aus der lnspektion von Objekten unter Nutzung von autonom fliegenden Drohnen (Multikoptern, Flächenfliegern oder Unmanned Aerial Vehicles (UAV). - Google Patents
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Abstract
KurzfassungAufgabe und ZielsetzungDie langfristige Sicherung einer hohen Verfügbarkeit von Infrastrukturobjekten (Beispiel siehe Zeichnung 1) ist eine der Hauptaufgaben der Instandhaltung. Die Betreiber von Objekten sind verpflichtet, in bestimmten zyklischen Abständen eine Inspektion an den Objekten durchzuführen. Aus dem gegebenen Stand der Technik heraus werden Daten, welche von unbemannten - autonom fliegenden - Fluggeräten erfasst werden, nicht integriert in den entsprechenden Prozessen verarbeitet. Die Kosten für das Management der relevanten Geschäftsprozesse und der Datenverarbeitung werden als erheblich eingestuft werden müssen. Ziel der Erfindung ist es, ein integriertes Steuerungssystem zur Unterstützung der bei der Befliegung anfallenden Daten zu entwickeln.LösungDie erfinderische Tätigkeit betrifft ein neues Verfahren zur Verarbeitung von Daten in der Zusammenführung der Anwendungen von Flugdrohnen, Steuerungs-, Analysesoftware sowie Sensorik in einem integrierten Steuerungssystem. Die Vorteile des Verfahrens im Rahmen der gewerblichen Anwendbarkeit liegen darin begründet, dass die Inspektion kostengünstig und mit geringem Zeitaufwand durchführbar ist.AnwendungsgebieteDie gewerbliche Anwendbarkeit liegt in allen Anwendungsgebieten von Inspektionen in der Zusammenführung der Anwendungen von Flugdrohnen, Steuerungs-, Analysesoftware.
Description
- Die Erfindung betrifft die ein neuartiges Verfahren zur Entwicklung einer computerimplementierten Erfindung, welche Daten, die bei der Inspektion, Wartung und Erkundung von Objekten unter Nutzung von autonom fliegenden Drohnen anfallen (Multikoptern, Flächenfliegern oder UAV,UAS), erfasst, verarbeitet und ausgibt.
- Die langfristige Sicherung einer hohen Verfügbarkeit von Infrastrukturobjekten ist eine der Hauptaufgaben der Instandhaltung. Um Anlagenausfälle oder Ausfälle der Objekte zu vermeiden, die neben den Kosten der Instandsetzung möglicherweise weitaus höhere Folgekosten durch einen möglichen Produktionsausfall nach sich ziehen, ist eine planmäßige Instandhaltung die geeignete Vorgehensweise. Neben Aspekten für eine planmäßige Instandhaltung, welche jeweils durch das Unternehmen (intern) aufgesetzt werden, sind zunehmend externe Einflußparameter zu beachten. Auflagen des Gesetzgebers verlangen in stärkerem Maße eine planmäßige Überwachung und Wartung von Objekten. Externe Anforderungen wie Herstellervorgaben/- Empfehlungen, rechtliche Vorschriften sowie Umweltschutzanforderungen tragen zur Erhöhung der Daten und stellen zusätzliche Anforderungen an die Geschäftsprozesse der Inspektion und Wartung.
- Die Funktionen
- • Disposition und das Monitoring von Einsätzen,
- • Verplanung und Monitoring von Werkzeugen (non-human resources) und Teams (human resources),
- • Tracken von Mitarbeitern
- • Schichtplanung und Tourenoptimierung
- • Meldungen
- • Rückmeldung
- • Zustandserfassung
- Aus dem gegebenen Stand der Technik heraus werden die Daten in Instandhaltungs- sowie Workforce-Management-Systemen ohne Datenbereitstellung/-verarbeitung von unbemannten Fluggeräten verarbeitet.
- Ziel der Erfindung ist es, ein Informationssystem (WCM Work Copter Management) zur Unterstützung der bei der Befliegung anfallenden Daten betreff Datenaufnahme, -verarbeitung und - ausgabe zu entwickeln unter besonderer Berücksichtigung der Funktionen:
- • Disposition und das Monitoring von Einsätzen,
- • Verplanung und Monitoring von Werkzeugen (non-human resources) und Teams (human resources),
- • Tracken von Mitarbeitern
- • Schichtplanung und Tourenoptimierung
- • Meldungen
- • Rückmeldung
- • Zustandserfassung
- Aufgabe der Erfindung ist es, die anfallenden Daten in der Form zu verarbeiten, welche mit einem geringsten Aufwand an Kosten und einer optimalen Datenverarbeitung gewährleistet wird sowie die Geschäftsprozesse der Inspektion und Instandhaltung unter Einsatz von unbemannten Fluggeräten unterstützt.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hautpanspruch 1 mit seinen Unteransprüchen realisiert wird.
- Dabei wird ein neuartiges Verfahren „Unmanned Aerial Systems (UAS)“ zur Verarbeitung der Daten in der Zusammenführung der Anwendungen von Flugdrohnen, Steuerungs-, Analysesoftware sowie Sensorik so ausgeführt, dass folgende Funktionen unter Berücksichtigung der Big Data - Verarbeitung realisiert werden:
- • Aufnahme der Messdaten eingesammelt durch autonom fliegende Flugdrohnen/UAS/UAV
- • Datenübertragung der Messdaten
- • Datenverarbeitung / Analyse / Verarbeiten / Verknüpfung
- • Selektion
- • Präsentation
- • Entscheidungen
- • Übergabe / Schnittstellen
- • Integrative Anbindung
- Das Verfahren wird erfindungsgemäß so ausgeführt, dass die Datenaufnahme, -verarbeitung und Ausgabe zur Erkundung und Inspektion der Objekte (Zum Teil bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „
EP 2 527 649 B1 [0001]zu entnehmen.) Die Neuigkeiten des Verfahrens werden ab Punkt [0014]) dieses Dokumentes weiter unterhalb beschrieben.) im Abstand mit einer Kamera und sensorbestückten Flugdrohne durchgeführt wird (Vgl. Dokument „EP 2 527 649 B1 [0001] [0002] [0003]). - Es ist vorteilhafterweise generell sinnvoll, eine direkte Bild-/Datenfernübertragung von der Flugdrohne während des Fluges über den Bildschirm einer möglichen Videobrille/Bildschirms auszuführen und somit das Objekt vor Ort direkt zu inspizieren (z.B. Rückbau Kernkraftwerk). Die Daten werden in dem Informationssystem (WCM Work Copter Management) aufgenommen, verarbeitet und gespeichert. Objekte
- Bei Detektion einer Schadensstelle wird eine detailliertere Analyse on-/off-site eingeleitet. Dabei wird der Abstand zwischen der Flugdrohne und dem Objekt zur besten Aufnahmemöglichkeit in ihrer Entfernung zueinander optimal verändert und die Daten in dem Informationssystem (WCM Work Copter Management) on-/offline gespeichert, verarbeitet und ausgegeben.
- Die Flugdrohne ist ein Flugapparat, ähnlich eines Modellfluggerätes bekannter Bauart, mit Flugeigenschaften wie Steig-und Sinkflug, Vorwärts-, Rückwarts-und Seitwärtsflug sowie Schwebeflug und Streckenflug und deckt die Anforderungen zum vertikalen und horizontalem Befliegen der Objekte ab.
- Ein Ground Penetrating Radar (GPR) erlaubt eine zerstörungsfreie Charakterisierung des Untergrundes mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen. Die Daten (Schadstelle mit GPS-Koordinaten) werden erfasst, verarbeitet und ausgegeben. In Verbindung mit einem Global Positioning Systems (GPS) erfolgt die Ablage der Daten zur Schadstelle koordinatengenau und kann später zur Maintenance respektive zur erneuten Inspektion angesteuert/angeflogen werden.
- Die Vorteile des Verfahrens im Rahmen der gewerblichen Anwendbarkeit liegen darin begründet, dass sich kostengünstig und mit geringem Zeitaufwand eine Datenaufnahme-, verarbeitung und Ausgabe zur Erkundung und Inspektion von Untergründen der Objekte ausführen lasst. Durch die sensorbasierte Erkundung und Inspektion von Untergründen der Objekte sowie die Integrierte und zeitnahe Auswertung ist es möglich, Entscheidungen zum Zustand des jeweiligen Objektes (on/off-Site) zu treffen. Es ist weiterhin möglich, ohne großen finanziellen und zeitlichen Aufwand eine erste Einschätzung über den Zustand des Objektes sowie eine erste Klassifizierung zu erstellen und über mögliche Maßnahmen zu entscheiden.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren betreff WorkCopterManagement zur Inspektion von Freileitungen, von denen Verfahrensteile - insbesondere die Aufnahme von Bildern - bereits bekannt sind und auf welche oberhalb verwiesen wurde. Das neuartige Verfahren beschäftigt sich mit der Aufnahme von Messdaten an Freileitungen in der Neuartigkeit, dass die Datenaufnahmen (siehe Zeichnung ①), wie unterhalb beschrieben erfolgen, insbesondere
- - durch den Einsatz von akustischen Sensoren,
- - durch den Einsatz von Sensoren zur Messung elektrischer Felder,
- - durch den Einsatz von optischen Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern,
- - durch den Einsatz von Sensoren zur Messung elektro-magnetischer Felder
- - durch den Einsatz verschiedener Fusionen, insbesondere Informations-, Daten- und Sensorfusionen
- - durch eine automatisierte Befliegung der Freileitung/Objekte in hohen elektrischen und elektromagnetischen Feldern basierend auf einer Kombination aus satellitengesteuerter und bildgesteuerter Navigation.
- Durch die Datenaufnahme unter Einsatz von optischen Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern und deren Auswertung erfolgt die Identifizierung und Ortung von Fehlstellen und Fremdkörpern an der Freileitung. Die erfinderische Tätigkeit liegt in der Korrelation von verschiedenen Sensoren und der autonomen Erkennung/Lokalisierung von Fehlstellen in hohen elektrischen und elektromagnetischen Feldern.
- Durch die Datenaufnahme unter Einsatz von akustischen Sensoren und deren Auswertung erfolgt die Identifizierung und Ortung von Fehlstellen insbesondere durch elektrische Teilentladungen. Die erfinderische Tätigkeit liegt in der Korrelation von verschiedenen Sensoren und der autonomen Erkennung von Fehlstellen in hohen elektrischen und elektromagnetischen Feldern.
- Durch die Datenaufnahme unter Einsatz von Sensoren zur Aufnahme elektrischer Felder und deren Auswertung erfolgt die Identifizierung und Ortung von Fehlstellen inbesondere durch nichtlineare Spannungsverteilung. Die erfinderische Tätigkeit liegt in der Korrelation von verschiedenen Sensoren und der autonomen Erkennung von Fehlstellen in hohen elektrischen und elektromagnetischen Feldern.
- Durch die Datenaufnahme unter Einsatz von Sensoren zur Aufnahme elektro-magnetischer Impuls-Felder erfolgt die Identifizierung und Ortung von äußeren und inneren Fehlstellen des Isolators. Die erfinderische Tätigkeit liegt in der Korrelation von verschiedenen Sensoren und der autonomen Erkennung von Fehlstellen in hohen elektrischen und elektromagnetischen Feldern.
- Die Abfolge der einzelnen Funktionen innerhalb des Geschäftsprozesses ist dem Dokument „Geschäftsprozessbeschreibung“ zu entnehmen.
Figure Seite Bezugszeichen Bezugszeichenbegriff 2A 1/2A 1) Auszug 2) Graphik dient als Symbol für jedwede Art von Drohnen, Multikoptern, Flächenfliegern, UAV oder UAS 2B S1/2B 1) Hohe Sicht 2) Graphik dient als Symbol für jedwede Art von Drohnen, Multikoptern, Flächenfliegern, UAV oder UAS - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- EP 2527649 B1 [0009]
Claims (7)
- Verfahren und computerimplementierte Erfindung zur Unterstützung der Prozess-Steuerung sowie Datenverwaltung bei der Erkundung und Inspektion von Untergründen und Oberflächen von Objekten bei geologischen und geotechnischen Fragestellungen, in der Rohstoffexploration, technischen Untersuchungen von Altlasten-Standorten, unterirdische Einbauten und Hohlräume, Auffüllungen, beim Rückbau von Nuklear Kraftwerken, Leitungen und Bodenschichtverlaufe (Trassen, Pipelines) sowie Leitungsverlaufs-Erkundung sowie in Stahl-, Beton, Stahlbetonbauten sowie aller Objekte im Tief-, Hochbau und Ingenieurbau, wobei eine Erkundung und Inspektion der Objekte (Zum Teil bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 [0001]zu entnehmen.) Die Neuigkeiten des Verfahrens werden weiter unterhalb beschrieben.) durch optische und sensorgestützte autonome Befliegung ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flugdrohne in geringem Abstand die Objekte optisch (Bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 Claims 1 und [0023] zu entnehmen) und messtechnisch unter Nutzung verschiedener Sensoren und Technologien (Bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 Claims 2 und 3 zu entnehmen) erfasst und mit einer Bild-/Datenübertragung zwischen Flugdrohne und Basisstation (Bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 Claims 4 und 5 zu entnehmen) die Auswertung (on-/off-Site) stattfinden kann (Bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 Claims 4 und 6, [0013], /0022]- [0025]zu entnehmen) und die Daten von einem Informationssystems (computerimplementierte Erfindung) aufgenommen, verarbeitet und ausgegeben werden bei: • Disposition und Monitoring von Einsätzen der unbemannten Fluggeräte/Flugdrohnen (Bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 Claims 4 und 6, [0020]und [0021]zu entnehmen) • Verplanung und Monitoring von Werkzeugen ( non-human resources, insbesondere Fluggeräte/Flugdrohnen) und Teams (human resources), (Bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 Claims 4 und 6, [0020], [0021]und [0023]zu entnehmen) • Tracken von Mitarbeitern/Flugdrohnen sowie dem jeweiligen Stand der Arbeiten • Schichtplanung für Flüge "on sight' und Touren-/Flugplanung für Flüge on-/off-sight • Bearbeiten von Meldungen, (Bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 Claims 4 und 6, [0022] zu entnehmen) • Rückmeldung, (Bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 Claims 4 und 6, [0024] zu entnehmen) • Zustandserfassung. (Bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „EP 2 527 649 B1 Claims 4 und 6, [0024]und [00245zu entnehmen) Verfahren zur Aufnahme und Auswertung von Messdaten/-größen (WorkCopterManagement) zur Inspektion von Freileitungen der Nieder-, Mittel- , Hoch- und Höchstspannungsebenen, wobei die Datenaufnahmen durch eine optische und sensorgestützte automatisierte Befliegung erfolgt dadurch gekennzeichnet, dass eine Flugdrohne in geringem Abstand die Objekte optisch und messtechnisch erfasst und analysiert. Die Auswertung, Speicherung und Dokumentation der Messgrößen kann optional mit einer Datenübertragung zwischen Flugdrohne und Basisstation oder an Bord der Drohne erfolgen.
- Verfahren nach
Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Flugdrohne mit akustischen, und optischen Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern, mit Sensoren zur Aufnahme elektrischer und elektro-magnetischer Felder zum Einsatz in hohen magnetischen und elektrischen Feldern ausgerüstet ist und die Auswertung durch Daten-, Informations- und Sensorfusionen erfolgt (WorkCopterManagement) . • Aufnahme der Messdaten eingesammelt durch die Flugdrohne/UAS/UAV • Datenübertragung der Messdaten (Big Data) • Datenverarbeitung im Rahmen des Big Data (Hohe Anzahl und hohes Volumen von Daten) • Selektieren von Daten, Auswertungen • Daten Präsentation • Entscheiden aufgrund der ausgewerteten Daten • Übergabe der Daten an benachbarte Systeme • Integrative Anbindung über Schnittstellen - Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Flugdrohne automatisiert oder manuell in der Art und Weise in hohen magnetischen und elektrischen Feldern gesteuert werden kann (WorkCopterManagement), dass Objekte und Schadstellen gezielt detektiert und untersucht werden können.
- Verfahren nach
Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Fluggerät in einer Kombination von optischer, satellitengesteuerter und akustischer Sensorik in hohen magnetischen und elektrischen Feldern automatisiert navigiert (WorkCopterManagement). - Verfahren nach
Anspruch 1 und den dazugehörigen Unteransprüchen ist dadurch gekennzeichnet, dass Messdaten durch akustische und optische Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern, durch Sensoren zur Aufnahme elektrischer und elektro-magnetischer Felder und deren Daten-, Informations- und Sensorfusion genommen werden (WorkCopterManagement). - Verfahren nach
Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Befliegung und die Aufnahme der Messdaten in hohen magnetischen und elektrischen Feldern erfolgen (WorkCopterManagement). - Verfahren nach
Anspruch 5 -6 dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierung und Ortung von Fehlstellen und Fremdkörpern an der Freileitung durch die Korrelation verschiedener akustischer und optischer Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern, Sensoren zur Aufnahme elektrischer und elektro-magnetischer Felder und deren Daten-, Informations- und Sensorfusion unter Verarbeitung von nichtlinearen Spannungsverteilungen und Teilentladungen in hohen magnetischen und elektrischen Feldern erfolgt (WorkCopterManagement).
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| EP2527649B1 (de) | 2011-05-25 | 2013-12-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Prüfung von Komponenten einer Windturbine |
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- 2017-01-23 DE DE102017000783.7A patent/DE102017000783A1/de not_active Withdrawn
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| US11279481B2 (en) | 2017-05-12 | 2022-03-22 | Phirst Technologies, Llc | Systems and methods for tracking, evaluating and determining a response to emergency situations using unmanned airborne vehicles |
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