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Aplicação de drones para inspeção de construções, estruturas e áreas urbanas

29/12/2020
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Aplicação de drones para inspeção de construções, estruturas e áreas urbanas

A grande explosão de tecnologias aéreas e visuais criou rapidamente um mercado de inspeção de estruturas e grandes construções. Nesses tipos de empreendimentos existem riscos e restrições de segurança que devem atingir os mais altos padrões.

Esta é uma situação importante, especialmente quando se consideram as estruturas relacionadas à mineração e à geração de energia elétrica, onde os declives e barragens estão sujeitos a enormes forças com perigo real de ruptura. Como estas estruturas são em geral grandes e de difícil acesso, existe uma dificuldade para o processo de inspeção que se utilizam de técnicas tradicionais.

Apesar das dificuldades, a inspeção visual de barragens é uma tarefa crucial de segurança. Caso essa etapa de sensoriamento não seja executada corretamente, podem ocorrer acidentes, causando impacto ao meio ambiente e a vidas humanas.

Os requisitos técnicos para este tipo de inspeção visual criam um ambiente perfeito para a aplicação de VANTs (Veículos Aéreos Não Tripuláveis), comumente chamados de drones. Palavra de origem inglesa, drone significa “zangão” ou “zumbido” e é uma associação ao som realizado pelo veículo aéreo. Nos últimos anos, o grande número de aplicações utilizando VANTs causou um rápido crescimento em pesquisas relacionadas a essa tecnologia.

Isto é explicado pela capacidade da aeronave de realizar diversas atividades com flexibilidade e riscos reduzidos para a vida humana. Devido ao seu bom custo-benefício, seu uso está se expandindo rapidamente, em aplicações comerciais, científicas, recreativas, agrícolas, policiamento e vigilância, entregas de produtos, fotogrametria aérea, entre outras.

Durante o procedimento de inspeção de estruturas utilizando VANTs, um operador realiza o controle direto do drone durante o voo. As imagens capturadas são processadas ao fim da ação, para reconstruir a área em questão. Portanto, esse processo requer um profissional treinado para operação e captura correta das imagens.

É preciso, ainda, que este operador compreenda os requisitos técnicos do processo de inspeção, para que seja capaz de capturar o nível de detalhes necessário. Caso não sejam capturadas as imagens da maneira correta ou com detalhes insuficientes dos pontos de interesse, a análise dos dados não será efetiva. Note que um ponto de interesse é todo aquele que seja relevante para o acompanhamento da estrutura.

Atualmente, o Laboratório de Controle e Automação (LACEA) do Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica (PPEEL) do CEFET-RJ busca desenvolver metodologias computacionalmente viáveis para sistemas eletrônicos embarcados, para identificação de pontos de interesse, com georreferenciamento e tomada de decisão semiautônoma.

Além disso, também estão sendo desenvolvidos métodos para a construção de drones de baixo custo, para controle robusto de drones, algoritmos de inteligência artificial e aprendizado de máquina, métodos para processamento de imagens multiespectrais, dados de GPS e de reconstrução 3D. Estes dados têm como finalidade a produção de modelos tridimensionais precisos dos mais diversos tipos de estruturas, como construções, terrenos e equipamentos.

Outro exemplo relacionado à utilização de drones em inspeção, que se encontra em desenvolvimento, consiste na aplicação de técnicas para inspeção visual semiautônoma de painéis fotovoltaicos. A inspeção visual de painéis fotovoltaicos é uma atividade inicial do ciclo de manutenção e sua eficácia é extremamente importante para determinar a confiabilidade e os custos de manutenção do sistema. Esta aplicação é, recentemente, explorada com o uso de VANTs para inspeção de sistemas fotovoltaicos (FV) de grande porte, já que sistemas fotovoltaicos defeituosos deixam uma marca térmica com características bem definidas.

Outra aplicação de inspeção utilizando drones é a inspeção de linhas de energia. Esse tipo de inspeção também é uma atividade inicial do ciclo de manutenção e sua eficácia é extremamente importante para determinar a confiabilidade e os custos de manutenção do sistema elétrico. A utilização de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) possui um grande potencial para permitir que estas tarefas sejam realizadas de maneira rápida e com pouco risco à vida humana.

Apesar de minimizar o risco à vida humana, existem ainda riscos como formação de arcos ou de correntes induzidas devido à intensidade do campo magnético nas proximidades das linhas. Portanto, o uso destes dispositivos requer, não apenas o conhecimento técnico dos elementos de transmissão, mas como também a capacidade para reconhecimento de pontos de interesse, através de métodos de visão computacional.

Cabe ressaltar que todo o processo de inspeção deve ser realizado de forma segura, no qual o VANT deve manter uma distância regulamentar das linhas, estruturas, árvores e outros objetos.

Apesar de todo o potencial do mercado de aplicação de VANTs, os softwares para o processamento destes dados não acompanharam o salto tecnológico. São necessárias técnicas avançadas de geoprocessamento, processamento de imagens e aprendizagem de máquina para capturar as informações de câmeras, sensores térmicos e radar, e transformar os dados em informações finais úteis.

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