Компактная УФ-камера ZH480-UAV-S для дрона

Компактная УФ-камера ZH480-UAV-S на БПЛА для инспекции ЛЭП, ЖД, станций и подстанций

ZH480-UAV-S представляет собой систему для дистанционного обнаружения и визуализации коронных разрядов, устанавливаемую на промышленные БПЛА через штатный подвес DJI PSDK. В одном корпусе массой 520 грамм объединены три независимых сенсора: ультрафиолетовый с солнечно-слепым диапазоном 240–280 нм, видимый с переменным полем зрения 9–52° и с цифровым зумом ×10, а также лазерный дальномер. Система позволяет за один пролет БПЛА собрать УФ-излучение от разряда, фотоснимок объекта и дистанцию до него, чтобы совместить их в единый кадр с точностью наложения не более 1 мрад. 

ZH480-UAV-S разработан для служб диагностики и эксплуатационных бригад, ответственных за техническую эксплуатацию ЛЭП, диагностику высоковольтного электрооборудования подстанций и генераторов. Камера крепится через высокоточный PTZ-подвес с временем установки до 2 минут и управляется с пульта дрона, поэтому отдельный наземный модуль или второй оператор не требуются.

Ключевое отличие от младшей модели ZH480-mini — наличие лазерного сенсора, повышенная чувствительность в 1 пКл @ 10 м против 1 пКл @ 15 м и ориентация на дроны тяжелого класса: DJI Matrice 300 RTK и Matrice 350 RTK.

Технические особенности УФ-камеры ZH480-UAV-S

Тройная интеграция сенсоров: УФ + VIS + лазер

В корпусе ZH480-UAV-S размером 118 × 83 × 58 мм размещены три независимых сенсора. УФ-канал регистрирует коронный разряд в солнечно-слепом диапазоне, VIS-канал фиксирует видимое изображение объекта с переменным полем зрения 9–52° и цифровым зумом ×10, лазерный сенсор измеряет дистанцию до объекта. Три потока данных обрабатываются совместно через алгоритм высокоточной регистрации изображений на базе ИИ и выводятся в виде совмещенного кадра

Солнечно-слепой УФ-диапазон 240–280 нм

Солнечный спектр в диапазоне UVC ниже 280 нм поглощается озоновым слоем и не достигает поверхности Земли. Любой зафиксированный УФ-сигнал в полосе 240–280 нм с высокой вероятностью является следствием коронного разряда, а не солнечной засветки. Это позволяет проводить инспекцию ЛЭП с УФ-камерой в светлое время суток без ложных срабатываний.

Высокая чувствительность к разряду 1 пКл @ 10 м

ZH480-UAV-S обнаруживает калибровочный разряд интенсивностью 1 пикокулон на дистанции 10 метров. Это на 5 метров ближе, чем у модели ZH480-mini с 1 пКл @ 15 метров, что обеспечивает большую точность количественного анализа на коротких дистанциях. Например, при обследовании оборудования подстанции, где дрон работает в стесненных условиях.

Точность совмещения изображений ≤ 1 мрад

Алгоритм наложения УФ и VIS кадров обеспечивает точность совмещения не более 1 мрад. Оператор видит на экране пульта конкретный дефектный элемент с маркированной зоной разрядной активности. Лазерный сенсор дополнительно измеряет дистанцию до объекта, что позволяет скорректировать масштаб наложения при изменении расстояния в полете.

Количественный анализ и отображение

ZH480-UAV-S регистрирует каждый УФ-фотон и подсчитывает их количество в заданной области за единицу времени. Подсчет фотонов преобразует качественное обнаружение разряда в количественную оценку интенсивности. На экране пульта отображается: режим, усиление, подсчет фотонов, цвет, температура, сигнализация. Пороговая сигнализация позволяет настроить пороги по количеству фотонов и температуре — это функция, которая при превышении камера формирует предупреждение.

Доступно 7 цветов для визуализации коронного разряда на совмещенном изображении: красный, белый, синий, желтый, голубой, зеленый, пурпурный. Выбор цвета позволяет выделить разрядную активность на фоне объекта с максимальным контрастом.

Усиление УФ-сигнала регулируется от 0 до 100% через интерфейс управления дрона. Снижение усиления минимизирует ложные срабатывания при фоновой УФ-засветке, а повышение фиксирует слабые разряды на удаленных объектах. 

Установка и рабочие условия

Прецизионный воздушный PTZ-подвес обеспечивает устойчивость к вибрациям, стабильность и адаптивность при маневрировании БПЛА. Установка и снятие подвеса занимает до 2 минут, что позволяет оперативно менять конфигурацию дрона между вылетами. ZH480-UAV-S разработана на платформе DJI Payload SDK (PSDK), что обеспечивает plug-and-play интеграцию с дронами DJI Matrice 300 RTK и Matrice 350 RTK. Питание и данные передаются через бортовую систему дрона. Камера определяется в DJI Pilot 2 и управляется через стандартное меню полезной нагрузки 

Корпус камеры имеет класс защиты IP54 — это защита от пыли в сухой местности и брызг воды при умеренных осадках. Допустимая влажность от 5 до 90% RH. 

Сферы применения УФ-камеры ZH480-UAV-S

Инспекция линий электропередачи

Коронный разряд на ЛЭП — наиболее массовая задача для ZH480-UAV-S. БПЛА с УФ-камерой пролетает вдоль высоковольтных линий на дистанции 10–15 метров от проводов, осматривая гирлянды изоляторов, арматуру, контактные соединения и высоковольтные провода ЛЭП. Лазерный сенсор камеры непрерывно измеряет дистанцию до объекта, что позволяет оператору выдерживать оптимальное расстояние для работы УФ-сенсора и одновременно контролировать безопасный отрыв от оборудования под напряжением. Система передачи DJI O3 Enterprise у Matrice 350 выводит совмещенный кадр УФ + VIS на пульт на расстоянии до 20–40 км. Коронный разряд на проводах и изоляторах маркируется на 4K-фото и сохраняется для планирования ремонта ЛЭП на основе фактического состояния, а не регламентного графика.

Обследование подстанций

На территории подстанции БПЛА с ZH480-UAV-S облетает высоковольтное оборудование по предварительно построенной траектории в DJI Pilot 2, осматривая вводы трансформаторов, выключатели, разъединители и шинные мостики сверху и сбоку. Важно отметить, что диагностика электрооборудования подстанции требует осмотра множества узлов в стесненном пространстве между порталами и шинными конструкциями, поэтому при облете также используются ракурсы, недоступные при наземном обходе. Шести-направленная система датчиков препятствий на Matrice 350 обеспечивает безопасное маневрирование. 

ZH480-UAV-S в режиме УФ + VIS фиксирует коронный разряд на вводах и изоляторах, а подсчет фотонов позволяет сравнивать интенсивность разрядов на однотипных узлах. Пороговая сигнализация автоматически отсеивает фоновую засветку и выделяет дефекты, требующие внеочередного технического обслуживания высоковольтных установок. VIS-канал с зумом ×10 читает маркировку оборудования и паспортные таблички с дистанции .

Осмотр генераторов

Коронный разряд и электрические разряды на обмотках статора и выводных шинах генераторов — признак деградации изоляции, который может привести к пробою и аварийной остановке агрегата. ZH480-UAV-S на БПЛА облетает генератор снаружи на безопасной дистанции, фиксируя УФ-активность на высоковольтных выводах. Лазерный сенсор измеряет дистанцию до выводов, что позволяет точно локализовать разряд на конкретном элементе конструкции. VIS-канал одновременно документирует визуальное состояние: трещины на изоляторах выводов, следы перегрева на контактных соединениях, коррозию кожухов. Совмещенный кадр дает комплексную картину для диагностики технического состояния электрооборудования без остановки генератора.

Мониторинг контактной сети железных дорог

Контактная сеть электрифицированных железных дорог — протяженная высоковольтная инфраструктура с большим количеством изоляторов, струн, фиксаторов и контактных проводов. БПЛА с УФ-камерой пролетает вдоль перегона, осматривая контактную подвеску сверху — ракурс, недоступный при осмотре с путейской машины. Коронный разряд на изоляторах контактной сети указывает на загрязнение или механические дефекты, которые при отсутствии ремонта приводят к пробою и нарушению движения поездов.

Предотвращение лесных пожаров

На участках прохождения высоковольтных линий через лесные массивы коронный разряд на высоковольтных опорах ЛЭП является потенциальным источником возгорания. Искрение и дуговые процессы при деградации изоляции в сухую погоду воспламеняют лесную подстилку под линией. Регулярный облет ЛЭП с УФ-камерой дрон позволяет выявлять участки с повышенной УФ-активностью до перехода разряда в дуговой режим. VIS-канал с переменным полем зрения 9–52° документирует состояние просеки: наличие сухой растительности под проводами, расстояние от крон деревьев до высоковольтных проводов ЛЭП. Лазерный сенсор измеряет расстояние от проводов до крон, фиксируя нарушения габаритов. 

Техническое обслуживание высоковольтных установок

Промышленные высоковольтные установки — это заводские подстанции, испытательные стенды, оборудование электролизных цехов. Они требуют периодической диагностики электрооборудования электрических станций и подстанций без вывода из эксплуатации. ZH480-UAV-S на БПЛА обеспечивает быстрый осмотр без организации лесов, подъемников или отключения оборудования.

Сравненительная таблица ZH480-UAV-S на БПЛА и ручной УФ-камеры

Сценарий применения ZH480-UAV-S на DJI Matrice 350