Uttesting av drone til overvåking av akutte skredhendelser Teknologidagene 6-10 oktober 2014, ITS Gunne Håland TMT, Vegdirektoratet
Innhold Bakgrunn for dronetestene som er gjort i Statens vegvesen Problemstilling Erfaringer fra første testforsøk med NTNU i Bispefonna på Fv. 63(Trollstigen) Erfaringer fra Bacheloroppgave av HIST studenter, test på fv. 30 Gauldalen Video fra fv. 191 Eikesdalen, Flomskred i Staudeelva Foreløpig konklusjon
Bakgrunn Universitetet i Washington(UW) har et samarbeidsprosjekt med skredavdelingen i Washington State, Departement of Transportation s (WSDOT) om å teste ut droner til overvåking av skredområder(aktiv skredkontroll, og undersøkelser av snødekket). Prosjektet ledes av Edward McCormack som er ansatt på UW. ED har et utvekslingsår på ITS avdelingen i Vegdirektoratet i Trondheim, der han blant annet arbeider med å få til et norsk droneprosjekt med utgangspunkt i prosjektet fra USA. Det ble derfor bestemt å satse på et droneprosjekt for overvåking av skredområder i forbindelse med akutte skredhendelser. Internt i SVV i første omgang. Mest hensiktsmessig å starte litt i det små(lavt budsjett prosjekt).
Problemstilling 1) Undersøke om ulike typer ubemannet fly effektivt kan fly inn i skredområdene og gi geologen nødvendig direkte tids informasjon fra løsneområdene etter en skredhendelse. Direkte tidsinformasjonen skjer med liveoverføring fra videokameraer som er fastmontert på dronene. 2) Evaluere institusjonell, økonomisk og operasjonell gjennomførbarhet med tanke på at dronene kan bli brukt som et operativt verktøy av egne folk i Statens vegvesen. Løsneområdet på innsiden av platåkanten
Problemstilling Spørsmål vi ønsker å finne ut av: Vil innkjøp og bruk av egen drone i SVV være et velfungerende verktøy i tillegg til et bemannet helikopter i forbindelse med akutte skredhendelser? Kan geologen få gode nok bilder(liveoverføringer) fra løsneområdene slik at han kan ta gode nok avgjørelser nede ved vegen i forbindelse med en akutt skredhendelse?(åpning/stengning av veg) Hvordan er den økonomiske og operasjonelle gjennomførbarheten drone vs bemannet helikopter? - Begrensinger i forhold til sikt, temperaturer og vind? - Begrensinger i forhold til høyde og avstand til løsneområdet? - Begrensinger i forhold til signaler fra satellitter i trange daler? - Kost/nytte Kan stengningstiden reduseres ved at geologen får raskere oversikt over skredområdet ved bruk av egen drone, og med det kan ta raskere avgjørelser om vegen kan åpnes?
Valg av droneoperatør for første testforsøk Ble opprettet et FoU prosjekt med NTNU i fjor høst. NTNU har sin egen dronelab Har fått millioner fra AMOS(senter for Fremragende forskning) til å bygge egne fly og utvikle teknologi. Først og fremst for marine operasjoner. Har flere ulike plattformer(rotor og vingefly). Har robuste droner som kan takle vind, nedbør, og flytid opp mot 50 min.
Testforsøk 1: Fv. 63 Bispefonna(Trollstigen) Løsneområdet er lokalisert opp mot 1000 meter over vegen Området er omgitt av bratte fjellsider
Testforsøk 1: Fv 63 Bispefonna(Trollstigen) Dronen som ble brukt i forsøket: MicroDrone MD4-1000 quadrotor(batteridrevet) Vekt: 2,6 kg, kan ha en tilleggsvekt på 1,2 kg. Flygetid: opp mot 50 min Kan opereres i vindstyrker opp mot 10 m/s Koster ca. 400000,-
Testforsøk 1: Fv. 63 Bispefonna(Trollstigen) Utstyr som trengs for å operere: Drone med fjernkontroll Videokamera Sender/mottaker for videooverføring Navigasjonssystem Laptop Videoskjerm Batterilader Bensindrevet generator for å gi strøm til bakkeutstyret.
Testforsøk 1: Fv. 63 Bispefonna(Trollstigen) Observasjoner som ble gjort: Utfordrende med så store høyder og lange avstander(redd for å miste dronen). Vindforholdene kan være helt annerledes oppe ved løsneområdene. Dårlig kommunikasjon mellom sender og mottaker for live videooverføring - kan bli en utfordring over lange avstander. Må ha ok GPS signaler for å navigere dronen. Bakkeutstyret + dronen må tåle alt slags «norsk vær» Går raskt å få bakkeutstyret på plass og fly dronen opp til løsneområdet(ca. 30 min) Blir sannsynligvis gjort et nytt testforsøk i neste vinter med oppgradert og forbedret utstyr
Bacheloroppgave HIST, vår 2014 4 HIST studenter har bygget en Micro drone med videooverføring denne våren Utviklet for inspeksjon av mindre løsneområder som typisk ligger, ca. 50 200 m over vegen. Ble gjort ett test forsøk på fv. 30 i Gauldalen
Tekniske spesifikasjoner Heksakopter med 6 rotorer i en Y- konfigurasjon Radius senter rotor: 30 cm Vekt 1,2 kg uten batteri Maksimalt anbefalt last 2,5 kg Flygetid ca. 12 min GoPro Hero 3 kamera Kostet ca. 20000,- å bygge hele dronen(inkludert alt av bakkeutstyr)
Observasjoner som ble gjort..\..\studenter\hist\test 24042014\Go pro\aktuell film til media\drone.wmv Bruker en del tid på å forhåndsprogrammere ruten som skal flys. Utforende å programmere dronen etter GPS punkt og kartplott slik at man fikk flydd nøyaktig der man ville for å komme nærme nok det ustabile bergpartiet. Dronen kom ut av kurs pga forhåndsprogrammert rute hadde for høy stigning i løpe av kort tid. Gode bilder og liveoverføring fra kameraet. Ingen problemer med sender og mottaker. Må fly tilbake forholdsvis ofte for å bytte batterier
Video fra fv. 191 Eikesdalen, Flomskred i Staudeelva https://www.dropbox.com/s/qjyyvyaykrbkayn/eikesdals%20raset %202014.mov
Foreløpige konklusjoner En drone er et velfungerende verktøy for å få gode nok bilder/videooverføring fra skredområder(løsneområdene) stengningstid vil kunne reduseres. Man er avhengig av godt dagslys for å få gode nok bilder fra dronekameraet For rask responstid, bør SVV bruke egne dronepiloter(kan også bruke et nærliggende eksternt dronefirma) Generelt kan ikke en drone operere i dårligere vær sammenlignet med et bemannet helikopter, men har fordel ved lavt skydekke, og gir generelt bedre sikkerhet. Valg dronetype endrer seg med ulike typer skredoppdrag: - Inspeksjoner av løsneområder som typisk ligger 50-200 meter over veg kan utføres av en enkel drone som f. eks multikopter med maksimal vekt på ca. 2,5 kg og flygetid opp mot 15-20 min. - Skal man inspiserer skredområder fra 200-1000 meter over vegen, kreves det en større og mer robust drone som f. eks en MicroDrone MD4-1000 quadrotor(som også ligger i grenseland til å være for liten). Vindstyrker og temperaturforhold kan være en helt annen 1000 meter over vegen, noe som også stiller større krav til dronen. Når man kommer opp i så store høyder som 1000 meter over vegen er det viktig med god kvalitet på sender og mottaker for den trådløse videooverføringen
Foreløpige konklusjoner Dronen vil med store høyder fra vegen nesten komme ut av synsrekkevidde flygeerfaring til dronepilot vil være avgjørende. (Piloten vil gjerne bli redd for å miste dronen) det vil være en fordel hvis piloten kan fly dronen ut av syne, noe som krever spesiell operasjonstillatelse. I forbindelse med inspeksjon av akutte skredhendelser bør dronen være utstyrt med muligheter for FPV flyging(first-person View). Vil gi større frihet og bedre muligheter å se nøyaktig det man ønsker, sammenlignet med å fly på forhåndsprogrammert rute ved hjelp av GPS koordinater og kartplott(vil i tillegg spare en del tid da man slipper å programmere inn en flygerute på forhånd). I skredområder med bratte fjellsider kan det være utfordringer med GPS signal
Foreløpige konklusjon - Andre erfaringer Går ca. en halv time og klargjøre utstyret i felt, før man er klar til å operere. Dronen er sensitiv mot regn og ising, noe som begrenser bruk av dronen gjennom hele året. Foregår nå forskning for å løse disse problemene. Bakkeutstyret må tåle alt slags «norsk vær»