Технология дронов расширяет охват мобильного Интернета вещей

Беспилотные летательные аппараты, более известные как «дроны», превратились в мечта братьев Райт о пилотируемом полете улетучилась, выполнив запуск беспилотных летательных аппаратов на воздушных трассах.

Дроны можно использовать для самых разных целей, от торжественных задач удаленной войны до проделок авиаторов-любителей. Но существует гораздо большая активность дронов, заполняющая пробел между военным инструментом и игрушками для любителей, поскольку предприятия начали ценить операционные и экономические преимущества функций, поддерживаемых дронами.

Размер дронов варьируется от фута в длину до размеров небольшого самолета, в зависимости от выполняемой задачи. Из этих задач некоторые из наиболее интересных приложений появились в средах Интернета вещей / промышленного IIoT / IIoT. Дроны могут эффективно добавлять мобильные конечные точки IoT для расширения сети за пределы физических ограничений. Это стало критически важным, поскольку многие корпоративные процессы выполняются на границе сети. В свою очередь, технология дронов расширила возможности многих мобильных устройств Интернета вещей на новую территорию.

«Я думаю, что дроны - это в большей степени устройства Интернета вещей, и есть много общего с точки зрения технологий, а также клиентов и вариантов использования», - отметил Адам Брай, генеральный директор Skydio, производителя оборудования и программного обеспечения для дронов в Редвуд-Сити, Калифорния.

Также называемые беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) или беспилотными летательными аппаратами (БПЛА), дроны обладают уникальной способностью исследовать и сообщать о местах, которые могут быть недоступны с помощью других средств. В условиях Интернета вещей дрон может действовать как мобильный датчик для сбора данных и передачи их обратно в облачное приложение или другую аналитическую службу.

Дроны также могут использоваться в качестве устройств удаленного контроля для поддержки конечных точек Интернета вещей и других компонентов. Например, дрон может проверять физическое состояние башенных датчиков или другого оборудования, подключенного к IoT, что устраняет необходимость в потенциально опасных личных проверках. В некоторых случаях можно использовать дрон для выполнения необходимых работ по техническому обслуживанию или ремонту устройства. По крайней мере, это быстрый, безопасный и экономичный способ следить за критически важным оборудованием.

Рынок дронов растет

Исследовательская компания Gartner прогнозирует рост коммерческих дронов. «В 2020 году мировые поставки корпоративных дронов Интернета вещей (IoT) (определяемых как летающие дроны) составят 526 000 единиц, что на 50% больше, чем в 2019 году», - отмечает Gartner в своем Анализе прогнозов:Поставки корпоративных дронов IoT. По всему миру . «Согласно прогнозам, к 2023 году мировые поставки достигнут 1,3 миллиона единиц».

«Внезапно темп ускорился, - сказал Дэвид Беновиц, руководитель отдела исследований DroneAnalyst. «За последние несколько лет мы увидели гораздо больше промышленных применений, и именно здесь наблюдается значительный рост. Но вы знаете, что за последние четыре или пять лет назад, в частности, мы увидели большую зрелость в технологиях беспилотных летательных аппаратов, и это привело к большому… их внедрению в бизнесе ».

Принятие клиентов также согласуется с рыночными прогнозами. В опросе, проведенном DroneDeploy, поставщиком программного обеспечения для дронов, среди 140 его клиентов, 53% заявили, что ожидают увеличения расходов на дроны и программное обеспечение для дронов в 2020 году. Выводы компании подробно изложены в ее ” Состояние рынка дронов в 2020 году:масштаб и рост »также отмечается, что менее 5% респондентов ожидают сокращения расходов на дроны.

Несмотря на эти многообещающие новости, технология дронов - это зарождающаяся отрасль, хотя и имеет потенциал и возможности для роста, особенно в среде Интернета вещей. «Это ... по-прежнему Дикий Запад с точки зрения продуктов и технологий, - сказал Брай.

Как используются дроны и почему

В отчете Gartner указано, что дроны в настоящее время наиболее широко используются в строительной отрасли, за ней следуют службы пожарного надзора, страховые компании и полицейские управления. Ожидается, что в ближайшие несколько лет все эти секторы удвоят использование дронов.

Опрос, проведенный Drone Industry Insights (DII), результаты которого были опубликованы в отчете «Барометр индустрии дронов 2020» исследовательской организации, показал, что осмотр / техническое обслуживание были основным вариантом использования дронов, как отметили 35% поставщиков услуг дронов и 18 % бизнес-пользователей соответственно. Другие ключевые области применения включают картографирование (25% / 16%), съемку (15% / 33%), а также фотографию или видеосъемку (16% / 19%).

Респонденты DII оценили причины использования дронов как очень важные, важные и неважные. Шестьдесят процентов заявили, что очень важна экономия времени, за которой следует улучшение качества (59%). 53% опрошенных заявили, что повышение безопасности труда очень важно, и, наконец, 47% сочли экономию затрат очень важной.

Некоторые отрасли первыми начали использовать дроны в качестве дополнений к своим средам Интернета вещей или в качестве дополнения к другим процессам сбора данных.

Энергетические компании добавляют инспекции с помощью дронов к своей обширной инфраструктуре Интернета вещей. Дроны могут легко летать и визуально сканировать линии электропередач, ветряные турбины и другое генерирующее и передающее оборудование - задачи, которые в противном случае пришлось бы выполнять вручную или вообще невозможно было бы выполнить. Мантра дронов - быстрее, дешевле и безопаснее - делает их использование особенно привлекательным для поставщиков электроэнергии.

Еще одна новаторская вертикаль дронов - это агробизнес. Крупные фермы уже полагаются на датчики, подключенные к Интернету вещей, для измерения полива, качества почвы и других ключевых показателей. Но многие фермы добавили в свои арсеналы бортовое сенсорное оборудование. Дроны собирают часть той же информации, что и подключенные датчики, но они могут выходить за рамки более простой информации с данными, собранными с использованием передовых методов, таких как инфракрасная фотография и другие аэрофотоснимки.

Строительная и страховая отрасли также естественным образом подходят для использования беспилотных летательных аппаратов, поскольку они позволяют им легко осматривать объекты и конструкции, не требуя присутствия рабочих на месте.

Брай из Skydio рассказал, как Министерство транспорта Северной Каролины использует оборудование и программное обеспечение Skydio для проверки нижней стороны и несущих конструкций мостов.

«Это случай, когда в прошлом мы использовали так называемый грузовик-шпион, который представляет собой гигантский механизм, который движется по вершине моста, а затем подвешивает человека под ним на большой консольной руке, что очень дорого и опасно ». - сказал Брай.

Излишне говорить, что использование беспилотника вместо шпионского грузовика позволило избежать многих затрат и опасностей, связанных с предыдущим подходом. В этом случае способность беспилотного летательного аппарата Skydio работать автономно имеет решающее значение, поскольку дрону, возможно, придется лететь за пределами прямой видимости оператора.

Полезные нагрузки дронов

Учитывая разнообразие задач, с которыми могут справиться дроны, им необходимо иметь при себе специализированное оборудование для сбора данных и передачи данных в конечные точки Интернета вещей или другие объекты для анализа.

Базовое оборудование дронов будет включать в себя навигационные и коммуникационные устройства, такие как GPS и Wi-Fi или LTE-радио для передачи данных.

Камеры - от фото- и видеокамер до более сложных устройств обработки изображений - также являются основными компонентами наборов инструментов дронов. В зависимости от области применения дроны могут также нести оборудование для измерения тепла или влажности. Теперь данные изображений можно обрабатывать в режиме реального времени, благодаря чему дроны выглядят как любое другое устройство для сбора данных, подключенное к IoT.

Дроны также можно использовать для перевозки товаров, что наиболее ярко продемонстрировали тесты Amazon по доставке товаров через Интернет с помощью дронов.

Рекомендации по внедрению дронов

Дроны обычно оснащены двумя типами программного обеспечения. Программное обеспечение, тесно связанное с аппаратным обеспечением дрона, манипулирует дроном и его оборудованием, чтобы удерживать его в воздухе, одновременно подключая его к оператору, который контролирует траекторию полета дрона. Второй тип программного обеспечения - это приложения - программы, которые позволяют дрону выполнять свою конкретную задачу и собирать соответствующую информацию.

В настоящее время не существует стандартов для управляющего или прикладного программного обеспечения, поэтому потенциальный покупатель должен знать, что прикладное программное обеспечение обычно должно быть настроено для работы с дроном конкретного производителя и его базовой операционной системой. В результате вы должны убедиться, что необходимое программное обеспечение действительно может работать на оборудовании дрона, которое вы намеревались приобрести. Skydio, например, продает некоторые приложения, такие как Skydio 3D Scan и Skydio House Scan, со своими дронами, а также сотрудничает со сторонними производителями программного обеспечения для дронов для других приложений. И, конечно же, потенциальный пользователь должен подтвердить, что формат данных, которые собирает и распространяет дрон, соответствует другим форматам, которые в настоящее время используются уже имеющимися программами анализа данных. Может потребоваться некоторая интеграционная работа.

Каждый производитель обычно имеет свои собственные SDK [комплекты разработки программного обеспечения], которые работают как API [интерфейсы прикладного программирования], так что вы можете устанавливать разные приложения, иметь разные элементы управления и различную автоматизацию », - отметил Беновиц.

Еще одним соображением является тип средств связи, которыми оснащен дрон, и то, насколько легко он будет интегрирован с существующим Интернетом вещей или другой сетевой средой.

«Существуют проприетарные формы связи, и большая часть связи между дроном и удаленным контроллером является проприетарной, - сказал Беновиц, - и, как правило, она зашифрована с использованием AES-256».

В то время как большинство дронов используют Wi-Fi или патентованные варианты этого стандарта, широкополосная связь LTE является надвигающейся альтернативой. Этого можно добиться, установив в дрон чип SIM-карты, который позволит использовать технологии 4G или 5G для значительного расширения рабочего диапазона.

«Я думаю, что со временем LTE станет действительно важным ингредиентом для отрасли», - сказал Брай из Skydio.

Увеличение дальности - не только технологическое препятствие. В настоящее время правила FAA ограничивают полеты дронов «за пределами прямой видимости», над людьми или в ночное время. Чтобы управлять дроном в любых из этих условий, требуется отказ от FAA и, возможно, прохождение теста, демонстрирующего навыки пилотирования оператора.

Еще одна проблема дальности действия - время автономной работы. Батарея предназначена для обеспечения полета дрона, сбора и передачи данных, поэтому короткое время автономной работы означает более короткие и более частые миссии. Технология аккумуляторов улучшилась, и, как и в случае с другими транспортными устройствами с аккумулятором, технология получает много внимания и развития. Французская компания xSun пытается решить проблему с батареями, оснастив свои дроны солнечными батареями.

«Я бы сказал, что для большинства приложений время автономной работы не является большой проблемой», - отметил Беновиц. «Если вы выполняете задание по автоматической визуализации, дроны достаточно автоматизированы, и когда вам нужно поменять батареи, он просто вернется, вы замените батарею, и она вернется к своей работе».

Другие разработки, на которые стоит обратить внимание, включают сложные стыковочные устройства, которые могут заряжать и запускать автономные дроны, а также системы управления движением, которые обеспечат более сложное управление полетом.

Наклейки с ценами на дроны различаются

Учитывая то, что они могут выполнять в определенных условиях, дроны могут быть чрезвычайно экономичным решением, особенно если альтернативой являются пилотируемые полеты на вертолетах или других самолетах.

Стоимость дрона во многом будет зависеть от его применения - от того, что он должен делать, как долго и в каких условиях. Тем не менее, коммерческий дрон может быть почти таким же недорогим, как и потребительская модель - около тысячи долларов. Однако дроны, предназначенные для промышленного использования, конечно, дороже, но, как правило, они составляют «тысячи долларов», а не десятки тысяч.

«Существует большой диапазон - большинство покупок по-прежнему находятся в ценовом диапазоне от 1000 до 2000 долларов», - сказал Беновиц.

Для большинства предприятий такая скромная цена сделает дроны очень доступной альтернативой в качестве дополнения к инфраструктуре IoT / IIoT.