فحص الطائرة بدون طيار (الدرون) باستخدام كاميرة كورونا. ما الذي يمكن توقعه وكيف يعمل ذلك؟

ماهي كاميرة الكورونا؟

تعتبر كاميرة كورونا أداة فعالة للغاية وحساسة يمكنها اكتشاف إشارات الأشعة فوق البنفسجية على مسافة كبيرة في ضوء النهار، مما يجعلها أداة الصيانة الوقائية المثالية لمحطات الجهد العالي وخطوط النقل العلوية.

فشل مواد العزل يمكن أن يؤدي إلى فشل التفريغ الكهربائي الذي يضر بالجهاز المزروع، ويعرض إمداد الطاقة للخطر، وقد يسبب حوادث الحرائق والانفجارات بشكل محتمل.

يتم استخدام كشف تأثير الكورونا كأداة تشخيصية للسيطرة على مكونات الشبكة الكهربائية الحاسمة. يمكن تسجيل تأثير الكورونا والإشعاع فوق البنفسجي لتقييم حالة الجهاز باستخدام كاميرا حساسة جدًا للإشعاع فوق البنفسجي. تعمل الصيانة الوقائية على تقليل التكاليف بشكل كبير نظرًا لأن الأعطال في المعدات ذات الجهد العالي تنطوي على مخاطر عالية جدًا. قد تتسبب عيوب العزل أو العيوب الهيكلية أيضًا في حدوث تفريغات جزئية.

من الممكن حدوث تفريغ كهربائي في معظم خطوط الكهرباء، مما قد يؤدي إلى حدوث انقطاعات في التيار الكهربائي. يمكن أن يحدث ذلك أيضًا أثناء إنتاج الأجهزة الإلكترونية ذات الجهد العالي على خط الإنتاج.

يُعرف الانفراج الكهربائي بشكل أكثر شيوعًا بمصطلح "تفريغ الكورونا". عندما يتأين سائل (مثل الهواء المحيط بموصل مشحون كهربائيًا)، يحدث تفريغ كهربائي يُعرف بتفريغ الكورونا. ببساطة، هو الصوت الذي ينشأ عن الهواء (حول خطوط الكهرباء) أثناء مرور التيار الكهربائي به. باستخدام كاميرا الكورونا، يمكنك اكتشاف التفريغات الكهربائية قبل أن تتسبب في تلف أسلاك خط إنتاج أو خطوط الكهرباء.

فحص جوي باستخدام كاميرة الكورونا:

مكونات الطاقة الكهربائية ذات الجهد العالي غالبًا تصدر توهجًا أزرق اللون في الهواء المحيط بها. يجب أن يكون الحقل الكهربائي قويًا بما يكفي لتأين الهواء المحيط بالمواد الموصلة من أجل حدوث هذا التوهج، المعروف أيضًا باسم تفريغ الكورونا.

لعدة أسباب، يُعتبر تفريغ الكورونا في خطوط الطاقة الكهربائية ذات الجهد العالي غير مرغوب فيه. فهو يشير في كثير من الأحيان إلى هدر الطاقة وقد يتسبب في أصوات مسموعة مثل الزنين والتشقق والطنين. قد تتداخل الطاقة الكهرومغناطيسية غير المرغوب فيها الناتجة عن تفريغ الهالة مع المكونات الكهربائية المجاورة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن ينتج تفريغ الكورونا غازات مثل الأوزون وأكسيد النيتريك، والتي عندما تمتزج مع بخار الماء، يمكن أن تؤدي إلى تآكل وتدهور وتحنيط أجزاء نظام خط الطاقة مثل العوازل والموصلات والطبقات الواقية. ونتيجة لذلك، يتوجب على مزودي الطاقة الكهربائية إجراء فحوصات دورية لخطوطهم الكهربائية لاكتشاف الأضرار المحتملة والمناطق التي تعاني من تفريغ كورونا ملحوظ.

هناك مجموعة من التقنيات التي يمكن استخدامها، بعضها غير تدميري ولا يتطلب التدخل، لاكتشاف تفريغ الكورونا والأضرار المحتملة على معدات خطوط الطاقة. تشمل هذه الطرق فحوصات بصرية مكلفة وخطرة في فترة الليل لاكتشاف التفريغ الأزرق؛ وفحوصات سمعية باستخدام هوائيات لاستماع الأصوات المتصاعدة مثل الشهير والزنين والتشقق؛ وفحص بصري نهاري باستخدام كاميرات متخصصة متطورة يمكنها تحديد وعرض وتسجيل التفريغات.

في حين أن تفريغ الكورونا لا يمكن رؤيته بالعين البشرية خلال فترة النهار، إلا أن هذه الكاميرات المتقدمة تستخدم كاميرتين يتم دمج وتراكب إخراجهما: كاميرا عالية الدقة تقليدية وكاميرا فوق البنفسجية (UV). هنا، يمكن للفاحص أن يقترب من خطوط الكهرباء في مدى الرؤية، ويستهدف الكاميرا، ويشاهد تمثيلًا بصريًا لتفريغ الكورونا. عند اكتشاف أحداث تفريغ الكورونا، يتم تسجيلها وتوثيقها للتحليل والاحتفاظ بها في الأرشيف، وتقوم هذه الأنظمة بذلك بسرعة وفعالية. ومع ذلك، نظرًا لأن هذه الكاميرات يجب أن يكون لديها خط نظر واضح، يجب أن يكون الفاحصون قرب معدات المراقبة. لذلك، فمن الأفضل فحص تلك المعدات من الجو عند تفقد المرافق التي تحتوي على حواجز فيزيائية، مثل تلك التي يصعب الوصول إليها أو توجد في مناطق خطرة.

تستطيع الكاميرا فوق البنفسجية تكرار مصدر الإشعاع في حقل الإشعاع بترتيب 10-12-10-18 واط/سم2، وكشف موقع وقوة تفريغ الكورونا بشكل صحيح، وتحديد عدد الفوتونات المنبعثة من التفريغ بدقة تزيد عن 95%. يمكن تقييم درجة التفريغ بشكل صحيح أثناء مرحلة التفريغ الأولية، ويمكن تحديد موقع العطل المشتبه به، ويمكن وضع الأسس للصيانة الدقيقة.

كيف تعمل كاميرة الطائرة بدون طيار (الدرون) للكورونا؟

يمكن رؤية الضوء فوق البنفسجي الذي يتم إنتاجه عندما يتلامس النيتروجين مع تسرب الطاقة على كاميرة الكورونا. يمكن رؤية تفريغ الكورونا حتى في ضوء النهار الساطع لأن الضوء فوق البنفسجي "العادي" يتم حجبه. ولكي يتم تحديد موقع تفريغ الكورونا بدقة خلال القياسات، يتم عرض صورة فيديو عادية ومصدر الأشعة فوق البنفسجية بشكل متزامن.

نطاق طول الموجة فوق البنفسجية عادة ما يكون بين 40 إلى 400 نانومتر. وضوء الأشعة فوق البنفسجية القادم من الشمس والذي يصل إلى سطح الأرض يكون بشكل رئيسي فوق 300 نانومتر بسبب امتصاص طبقة الأوزون لبعض الموجات فوق البنفسجية الأطول. ومع ذلك، يمكن زيادة كفاءة الكاميرا عن طريق اكتشاف الموجات فوق البنفسجية ذات الطول الموجي أقل من 300 نانومتر. وبالتالي، لن يتم اكتشاف تأثيرات تفريغ الكورونا الناتجة عن الشمس، ويمكن تحقيق تحديد دقيق لموقع وقوة تفريغ الكورونا من خلال معالجة البيانات والصور بشكل فعال وتراكبها مع صور الضوء المرئي.

بالمقارنة مع الفحوصات البشرية، تعتبر فحوصات الدرون باستخدام كاميرات الكورونا أكثر تفضيلاً بكثير من حيث التكلفة والخطر والوقت.

تحظى كاميرة الطائرة بدون طيار (الدرون) جمبال فوق البنفسجية بالمزايا التالية:

جمع البيانات عن بُعد:

بدون الحاجة إلى معدات قائمة على الأرض، يمكن للطائرات بدون طيار(الدرون) أن تحلق في ارتفاعات متنوعة وتغطي مسافات واسعة، مما يتيح لها جمع بيانات فوق البنفسجية من مواقع متعددة. القدرة على جمع البيانات عن بُعد يجعل من الأسهل تقييم مستويات الإشعاع فوق البنفسجي في أماكن كبيرة أو صعبة الوصول.

دقة مكانية عالية:

تتمتع الطائرات بدون طيار(الدرون) بالقدرة على الطيران على ارتفاعات وزوايا دقيقة، مما يتيح تسليم بيانات فوق البنفسجية عالية الدقة يمكن استخدامها لاكتشاف الفروق الإقليمية في مستويات الإشعاع فوق البنفسجي.

تطبيقات بيئية:

تتأثر العديد من المواطن الطبيعية بما في ذلك الغابات والمناطق البحرية بالإشعاع فوق البنفسجي. يمكن استخدام الطائرات بدون طيار (الدرون) لقياس تأثيرات الإشعاع فوق البنفسجي على هذه النظم البيئية ودعم جهود الحفاظ عليها.

رصد في الوقت الحقيقي:

ثورة تكنولوجيا الطائرات بدون طيار(الدرون) في تنفيذ رصد في الوقت الحقيقي لبيانات الإشعاع فوق البنفسجي. يسمح للطائرات بدون طيار(الدرون) بالتحليق بسرعة ومن منظور جوي لالتقاط ونقل المعلومات في لحظتها، مما يتيح التحليل والاستجابة السريعة لتقلبات الإشعاع فوق البنفسجي. تُثبت هذه القدرة أهميتها بشكل خاص في السياقات التي يشكل فيها التعرض للإشعاع فوق البنفسجي مخاطر صحية على البشر وتأثيرات على البيئة.

رسم الخرائط والنمذجة للإشعاع فوق البنفسجي:

تتمتع الطائرات بدون طيار(الدرون) بالقدرة على التحليق فوق منطقة معينة وجمع البيانات من نقاط مختلفة، مما يتيح إنشاء خرائط للإشعاع فوق البنفسجي. توفر هذه الخرائط صورة واضحة حول كيفية توزيع الإشعاع فوق البنفسجي وأنماط التعرض عبر المنطقة المراقبة، مما يسمح بفهم أفضل لمكان وكيفية تأثير أشعة الشمس فوق البنفسجية على المنطقة.

مستوى عالٍ من الدقة:

تستخدم تكنولوجيا دمج الصور المتعلقة بالضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية غير المرئية في الكاميرا. يتم استخدامها بالتعاون مع الطائرات بدون طيار(الدرون) للكشف المبكر عن تلف العزل في المكونات الكهربائية وخطوط النقل العلوية، وتقييم درجة التفريغ بدقة، وتحديد نقاط المشكلة المشتبه بها بدقة، والجمع مع وحدة قياس المسافة بالليزر لزيادة قيمة عدد الفوتونات بشكل قابل للقياس. يتم توفير جدول زمني للصيانة بدقة.

درجة عالية من الترابط:

من أجل تمكين البحث في صعوبات اتخاذ القرار في التطبيقات المتعلقة بالأشعة فوق البنفسجية وكشف تدهور العزل المبكر في خطوط النقل العلوية والمكونات الكهربائية، يعتبر الترابط القياسي أساسًا للتحليل الكمي للوحدة النمطية للأشعة فوق البنفسجية أو تطبيقات الأدوات في المجال.