Зачем нужна система цифрового зрения беспилотникам

14 сентября 2023 Мир 2051

Компания САТЕЛ — ведущий разработчик инновационных решений — презентовала новую программную разработку для оперативной фиксации аварийных ситуаций с помощью беспилотных летательных аппаратов. Решение базируется на технологиях компьютерного зрения и нейронных сетей и может быть встроено в любой тип беспилотника: самолетный, коптерный и другие. Мы пообщались со Святославом Стерликовым, руководителем департамента разработки систем цифрового зрения компании САТЕЛ, чтобы узнать подробнее о разработке и ее возможностях.

— Святослав, расскажите, пожалуйста, как ИИ увеличивает технологический потенциал беспилотных летательных аппаратов.
Беспилотные летательные аппараты применяются практически во всех критически важных отраслях экономики: энергетике, нефтедобывающей промышленности, железнодорожном транспорте, строительстве. На сегодняшний день более 70 отечественных компаний занимаются разработкой и производством дронов. На 2024 год совокупный объем выпущенных крупных и средних беспилотников может составить более 18 тысяч. И в качестве сопутствующих технологий при работе беспилотников набирает популярность использование компьютерного зрения и нейронных сетей. Использование этих технологий обеспечивает высокую скорость обработки визуальной информации, полученной от дронов.

— Расскажите подробнее о вашей разработке.
Зачастую визуальные осмотры протяженных инфраструктурных объектов трудозатратны и требуют специальной техники. Там, где осмотр объекта проводится специалистами за две-три недели, беспилотнику достаточно одиночного пролета в течение суток. А решение, которое мы разработали, дает возможность обрабатывать и интерпретировать полученную с беспилотников информацию в режиме реального времени.

Оно называется СМАРТ АВР. Это программное обеспечение для оперативной фиксации аварийных ситуаций. Встраиваемая в беспилотник система анализирует с помощью искусственного интеллекта видеоряд на предмет повреждений и других чрезвычайных ситуаций, моментально реагирует на возможные отклонения и передает оператору информацию о причинах аварии, пока дрон еще находится в воздухе.

— Как это работает?
ПО может работать в двух режимах обследования: плановом и аварийном. В аварийном режиме компьютерное зрение позволяет оперативно выявить место и причины аварии, в плановом — собрать информацию, необходимую для предупреждения возможных технических нарушений и более точного планирования аварийных облетов.

Наше решение позволяет автоматизировать выявление дефектов потенциально аварийного характера, чтобы дать достоверную оценку технического состояния объектов. Система может быстро локализовать место аварии и в режиме онлайн детектировать неисправность или отклонения от нормы: это позволяет провести аварийно-восстановительные и плановые работы с существенной экономией времени и человеческого ресурса.

— Какие технологии использованы в создании СМАРТ АВР?
Мы использовали новые методы и подходы к анализу фиксации аварийных и потенциально аварийных ситуаций за счет высокого уровня автоматизации выявления дефектов и повышения скорости реагирования на них. Здесь сочетаются сквозные цифровые технологии больших данных и компьютерного зрения, это позволяет осуществлять эксплуатацию промышленных объектов в прогностическом режиме, и является крайне актуальным для отечественных предприятий.

— На какой стадии находится разработка?
Разработка непосредственно бортового варианта системы СМАРТ АВР находится на стадии полнофункционального образца. Основные компоненты пайплайна, включая нейросетевую обработку, бэк-энд и интеграцию с аппаратным обеспечением, уже функционируют.

В данный момент идет работа над оптимизацией системы: повышением удобства пользовательского интерфейса, увеличением точности детекции, сокращением времени обработки фотоматериала, а также отладкой механизма передачи аварийных сообщений на землю.

Стационарный (наземный) вариант системы, который подразумевает под собой обработку полученной информации в офлайн-режиме уже после приземления БПЛА, в настоящее время промышленно эксплуатируется в одном из электросетевых комплексов.

— Как долго работали над ее созданием? Сколько длилось тестирование? Какие результаты?
Проект по разработке СМАРТ АВР для обнаружения дефектов в онлайн-режиме на линиях электропередачи занял около года. Этот процесс был ускорен благодаря накопленному опыту по разработке аналогичной системы офлайн-обработки. После завершения разработки система была подвергнута тестированию в реальных условиях. Тестирование проводилось в полевых условиях на линиях электропередач в Ленинградской области и продолжалось несколько месяцев. Этот этап был направлен на оценку эффективности и надежности системы в реальных эксплуатационных сценариях.

Если говорить о результатах тестирования, то мы добились высокой точности детектирования объектов, составляющих сценарии нарушений, правильной реконструкции положения камеры БПЛА в пространстве и связанной с этим точности проецирования охранных зон, приемлемой для данной задачи производительности: скорость обработки изображений на борту БПЛА позволяет обрабатывать необходимый объем снимков в потоке.

— Есть ли аналогичные решения на отечественном рынке? На зарубежном рынке?
Мы анализировали рынок и сравнивали существующие системы: несмотря на присутствие некоторых функциональных элементов в системах других производителей, прямого аналога, способного предоставить полный спектр возможностей, которые предоставляет наша разработка, нет. Так, наша система делает онлайн-обработку фотоматериала «на борту», у нее удобный веб-интерфейс для настройки системы и экспорта результатов, продвинутый механизм работы с геокоординатами и параметрами внешнего ориентирования камеры БПЛА, интеграция с полезной нагрузкой, полетным контроллером и оборудованием связи.

— Как еще может быть полезна разработка в перспективе?
У разработки значительный потенциал для расширения функциональности как в своей сфере (мониторинг воздушных линий), так и в других задачах обследования протяженной инфраструктуры.

— Зрения для беспилотников — решение только для промышленности?
Конечно нет, данная технология имеет потенциал для применения в различных сферах. Например, в поиске и спасении людей. Или же в транспортной инфраструктуре: обнаружение дефектов при мониторинге инфраструктуры железных дорог, автодорог и мостов. В сельском хозяйстве БПЛА с бортовой обработкой данных могут помочь в мониторинге посевов, обнаружении сорняков и болезней растений. Беспилотники могут использоваться для мониторинга загрязнения окружающей среды, контроля лесных пожаров и оценки состояния экосистем. А в городской среде — для оперативной фиксации нарушений.

Подписаться на новости