最新ドローンを使った電力会社による点検業務効率の大幅改善 – 50％の作業削減と200％の成果を実現

高木

CATEGORY : 産業用ドローン

UPDATE : 2020/08/11（火）

TAG : Matrice 300 RTK 点検

こんにちは、セキドの高木です。
今回は、DJI社による高山地域での送電線検査の事例を、翻訳再構成してご紹介いたします。

電力会社によるドローンを使った
保守・点検検査とは？

電力会社でのドローンによる保守・点検検査は現在、不可欠かつ重要な手段になっています。

これまでドローンを使用して送電線を検査する場合、オペレーターは、ジンバルの角度を都度調整をしながらカメラを操作し、ドローンの正確な位置を制御したうえで、安定した飛行を行う事が求めらていました。また、パイロットは被写体に対して、常にフォーカスなどの調整をしながら写真の撮影などを行う必要がありました。
安全な飛行を確保しつつもミッションを遂行するには、フライト技術の他にカメラの調整技術も身につける必要があったのです。

産業用ドローンの新スタンダード
Matrice 300 RTK

産業用ドローン DJI Matrice 300 RTK（以下、M300 RTK）と、ドローン専用高機能カメラ H20 は、業界の新しいフラッグシップ機として技術が革新的向上をとげました。製品開発に際して、実際に現場で活用をされているドローンによる検査において、各操作の課題・問題点を深く調査し、電力インフラの検査効率を改善し、一連の被写体に絞った新しい機能が立ち上げられています。

M300 RTK の機体は長さ 81 cm（ブレードを除く）で、アームを折り畳むとわずか 43 cmになり、サイズはほぼ半分に縮小されます。

収納時にはブレードは折りたたまれており、組立や分解は不要で、送信機（プロポ）は 1000 nitの高輝度スクリーンと一体型となっています。アンテナも柔軟に拡張および制御が可能となっており、ドローンは送信機との接続なしでも制御できます。
M300 RTK の各コンポーネントの外観と構造設計はシンプルで精巧であり、積み降ろし、輸送、および移動速度は非常に高速であるため、送電線検査作業の準備と機器の撤去時間が大幅に短縮されます。

Matrice 300 RTK 詳細

目的地に素早く到着する機動性

M300 RTK の最大浮上速度は 6m/s（21,6km/h）、最高飛行速度は 23m/s（82,8km/h）で、短時間で検査対象に到達できます。
それだけでなく、最大降下速度は 7m/sと高く、これは峡谷での検査においては非常に重要です。高山での電力設備の検査は、車両がその場所に到達できる山の麓と、送電鉄塔の間に大きな落差があります。検査が完了するとドローンは高速で移動する必要があり、高い降下速度はすばやく高度を下げて操縦地点に戻ることを実現します。連続降下時の電力消費速度も大幅に低減し、より効率的な稼働時間を確保しています。

M300 RTK は最大風速15 m/s（レベル7の風力）に耐えることができます。機体は自動的に傾斜して強風に抵抗し、安定したホバリングを維持します。これにより検査や写真撮影にほとんど影響を与えないため、検査飛行の精度が大幅に向上されます。

これらの高い機動性により、M300 RTK は長距離および高低差がある現場での検査タスクで非常に有利になり、検査効率が大幅に向上します。

強化された飛行時間

送電線の詳細な検査には時間がかかり、特に高原山岳地帯等の厳しい環境下では、ドローンの飛行時間に対する要件は非常に高くなります。

M300 RTK には、274 Whの高容量バッテリーが2つ搭載され、詳細な検査のために H20 ジンバルカメラが装備されています。
バッテリー残量約10％で帰還する場合、海抜 4,200mから 4,500ｍの高度での飛行時間は30～32分に達します。これはすべてのDJIドローンのラインナップの中で、最も長時間の飛行を可能とするモデルになります。
高原の山岳地帯でも、1回のフライトで2～3台のベースタワーを詳細に検査でき、また、これまでのDJIドローンはバッテリーを交換する際に、一度電源を落とす必要があったのですが、M300RTK は機体の電源を切らずにバッテリー交換が可能な「デュアルバッテリーホットスイッチング」もサポートします。これによりバッテリーを迅速に交換し、飛行操作の継続性を向上させる事ができます。

優れたバッテリー容量とバッテリーホットスワップ対応により、点検時におけるバッテリー交換等による中断回数を効果的に削減し、パイロットが簡単かつ効率的に送電線検査を完了できるようになりました。

検査目標に焦点を当て、操作を簡素化

過去の送電線検査では、撮影時にジョイスティックとダイヤルを手動で操作してジンバル（パン/チルト）の角度を調整する必要があり、検査点をできるだけカメラ画面の中央になるようにするなど、オペレーションに時間と技術を要しました。

今回 M300 RTK には H20 が装備され、フライトアプリの画面上で検査ポイントをダブルタップするだけで、ジンバルカメラが検査ポイントを中心にしてジンバルの角度を自動的に調整し、カメラを検査対象に向ける事を可能にしました。
そして、レーザー支援フォーカス技術により、迅速かつ正確に焦点を合わせる機能を備えます。ズームカメラ画面（モード）で手動でフォーカスポイントを選択する必要がある場合は、フライトアプリの対応する位置をクリックすると、カメラが焦点を合わせながらこのポイントで自動的に計測する為、写真の精度を維持することが可能です。

ワンクリック広角/望遠切り替え

精密検査では、カメラの広角フレームと望遠フレームが頻繁に切り替わります。従来モデルの M210 等に搭載されていたジンバルカメラでは、カメラの焦点距離をダイヤル（ロッド）またはスライダーで徐々に調整して、広角から望遠、望遠から広角に変換する必要がったため、M300 RTK + H20 と比較すると検査速度を大幅に低かったです。

しかし H20 は、20メガピクセルの23倍ハイブリッド光学ズームカメラと12メガピクセルの 82.9°D FOV広角カメラを1つに統合しています。広角カメラ画面ではズームカメラの焦点距離を事前設定でき、フライトアプリではズーム画面領域がプレビュー表示されます。
パイロットにズーム範囲を通知すると同時に、ズームカメラはバックグラウンドでズーム、フォーカス、測光を行います。必要に応じて画面の左側にある「ズーム」ボタンをクリックするだけで、カメラはすぐにズームに切り替わり、撮影の準備が済んでオペレーターの撮影指示を待っている状態です。同様に「広角」ボタンをクリックすると広角画面にすばやく戻ります。

このように、広角カメラとズームカメラが連携して動作します。画像送信画面の切り替えとカメラのバックグラウンド動作により、広角/望遠のクイック切り替え効果が巧みに実現され、さまざまな焦点距離を何度も繰り返す検査を可能にする事で、検査の効率を大幅に向上させる事ができました。

検査対象を補足する追跡機能

視野角が遮られないようにするために、ドローンの送電線検査作業では、通常、検査対象のマルチアングルの写真を撮る必要があります。
これまでのジンバルカメラでは角度を手動で調整する必要があった為、調整する為に時間を要しました。またパイロットはドローンを操縦するパイロットとジンバルを操るオペレーターが必要でした。

H20 のインテリジェントな追跡機能は、この問題を非常によく解決しています。パイロットはターゲットを選択した後はドローンをパンするだけでよく、ジンバルは自動的に角度を調整し、ターゲットをインテリジェントに識別し継続的に追跡、検査対象が常に画面中央にある事を確認できます。これによりオペレーターは必要に応じてマルチアングルの検査画像を簡単に収集でき、検査効率が大きく向上します。

精密な検査の作業を50％削減し 2倍の成果に

耐歪み性があったり、ややぶら下がっている部品の精密検査では、同じ部分を複数に細分化された写真が必要になることがよくあります。

より詳細な写真が必要なシーンでは、H20 の超クリアマトリックスカメラ機能が手動での撮影に代わることができます。
フライトアプリの広角画面でターゲットを選択すると、ズームカメラが各サブディビジョンマトリックスブロックの高解像度写真を自動的に撮影します。ジンバルの角度調整とカメラのフォーカス、測光、シャッターアクションは、H20 によって自動的に完了しするため、作業負荷が大幅に軽減され、詳細な検査は半分の労力で2倍の成果を得る事が可能になりました。