Dronen käyttö sähkölinjojen kunnonvalvonnassa

Ins. (AMK) Mika Turska, Ins. (AMK) Jouni Kanto, Ins. (AMK) Soile Sääski ja DI Jani Sipola työskentelevät asiantuntijoina Lapin ammattikorkeakoulun Uudistuvan teollisuuden osaamisryhmässä.

Dronen käyttöä eri energia-alan toiminnoissa on tehostettu viime vuosina. Tuulivoimaloiden kunnossapitoa dronet ovat helpottamassa muun muassa turbiinien tarkastuksissa. Aurinkopaneelien sekä aurinkovoimakenttien tarkastuksessa dronet ovat olleet helpottamassa arkea jo pitkään. Dronella kerätystä tiedosta saadaan tuotettua tärkeää elinkaaritietoa paneeleista ja tuotantohäviöistä.

Teimme Käly-hankkeessa (Kestävät älyratkaisut) selvityksen dronen käytöstä ja siitä miten laitteita hyödynnetään varsinkin sähkölinjojen tarkastuksissa ja kuinka yleistä se on.

Dronella tehtävät lennot ja niiden lentotoimintamuodot

Droneilla tehtävät näköhavainnointilennot voivat tapahtua kahdessa eri lentotoimintamuodossa: VLOS (Visual Line of Sight) ja BVLOS (Beyond Visual Line of Sight). VLOS-toimintamallissa lennot perustuvat suoraan näköyhteyteen, kun taas BVLOS-toimintamallissa lennot suoritetaan ilman suoraa näköyhteyttä.

Kerätty kuvamateriaali tallennetaan dronen muistiin, jotta sitä voidaan tarkastella myöhemmin. Tallennettua materiaalia voidaan analysoida jälkikäteen joko dronen kameran ja ohjainlaitteen näytöltä tai siirtää tietokoneelle tarkempaa käsittelyä varten. (Droneinfo 2023.)

Sähkölinjojen tarkastuksiin liittyviä kokeiluja ja tuotteita

Sähkölinjojen kunnonvalvontaan löytyy jo monia kaupallisia toimijoita, jotka tekevät dronien avulla kuvauksia sähkölinjoista. Toiminta vaatii dronen ohjaajan eli koulutetun ja kurssit käyneen pilotin, joka hoitaa kuvauksen manuaalisesti lentämällä käyttäen edellä mainittuja näköhavaintolento tapoja.

Vähän pidemmälle on asiaa viety kaupallisella sovelluksella, josta hyvänä esimerkkinä konkreettisesta tuotteesta voidaan mainita Faultti-sovellus. Palvelu koostuu pilvipalvelusta, Android -sovelluksesta ja selainpohjaisesta hallintokäyttöliittymästä. Pilvipohjainen tilannekuvatyökalu tuottaa reaaliaikaista tietoa huoltolennoista ja niiden sijainteihin liitetyistä kuvista. Tämän avulla droneohjaajat ja järjestelmänkäyttäjät voivat kommunikoida keskenään. (Mindhive 2024.)

PKS Sähkönsiirto pilotoi yhdessä Evisionin kanssa uudenlaista tekniikkaa sähköverkkojen tarkastamiseen Pohjois-Karjalassa muutama vuosi sitten. Joensuussa testattiin automaattiohjautuvaa dronea, joka kuvasi ja analysoi 15,5 kilometrin pituista keskijänniteverkkoa tekoälyn avulla. Drone teki myös laserkeilauksen ja lämpökuvauksen.

Kerätty data analysoitiin tietokoneilla, jotka tunnistivat vikakohdat ja tekivät kasvillisuusanalyysit, mikä auttoi ajoittamaan johtokatujen raivaukset ja tunnistamaan vaaralliset puut. Tämä uusi teknologia tehosti kunnossapitoa, ennaltaehkäisi vikoja, vähensi hiilijalanjälkeä ja edisti sähköverkkojen digitalisaatiota. (PKS sähkönsiirto 2022.)

Carunalla on Suomessa yli 88 000 kilometriä sähköverkkoa, jota pitää tarkkailla, kunnostaa, huoltaa ja valvoa kellon ympäri. Valvontaa on jo aiemmin digitalisoitu, mutta viime vuonna tehdyssä pilotissa myös vuosittaisia kunnossapitotarkastuksia automatisoitiin. Caruna kokeili käyttää droneja ja tekoälyä vähentääkseen ihmisen tekemää manuaalista työtä. Dronet kuvasivat sähköverkkoa ja tekoäly analysoi kuvat tunnistaen mahdolliset viat tai riskialueet. Näin ollen sähköverkon tarkastusten tehokkuus kasvoi samalla, kun manuaalisen työn tarve väheni. (Caruna 2023.)

Innovaatioita Lapin haasteisiin

Lapissa sää- ja kenttäolosuhteet ovat haastavampia kuin eteläisemässä Suomessa. Etäisten alueiden saavutettavuus ja huollon logistiset haasteet voivat hidastaa sähkölinjojen vikojen korjaamista ja lisätä katkojen kestoa. Droneja käytetäänkin useasti myös Lapissa apuna sähkölinjojen vikojen paikallistamisessa ja energiayhtiöt ovat hankkineet kalustoa itselleen.

Hankkeessamme tehdyn haastattelun pohjalta tiedetään, että energiayhtiöt kaipaavat kuitenkin vielä autonomisuuden lisäämistä, jotta droneilla saataisi muun muassa pidempiä lentoaikoja. Akkukapasiteetti ei riitä vielä kovin pitkiin lentoihin kerralla. Autonomiset latausasemat voisivat helpottaa tätä ongelmaa. Tai voisiko vety olla seuraava vaihtoehto? (Koskela, Perälä 2024.)

Kelluu Oy on lähtenyt taklaamaan lentoaikaongelmaa kehittelemällään miehittämättömällä ilmalaivalla. Ilmalaivassa käytetään vetyä, jonka avulla sillä on päästy jopa 12 tunnin lentoaikoihin ja niissä on hyötykuormana käytetty erilaisia antureita, tutkaimia ja kameroita keräämään dataa mm. maastosta ja infrastruktuurista. Ilmalaivoja on käytetty tähän mennessä sähkölinjojen kunnonvalvonnassa ja metsätuhojen arvioinnissa. (Kelluu 2024.)

Dronen toiminta-aluetta voi laajentaa myös tekemällä dronesta matkustajan. LapinAMK on ollut mukana Energy ECS -hankkeessa, jonka yhdessä use-casessa drone hyödyntää linja-autoja kohteesta toiseen siirtymisessä. Drone odottaa pysäkillä linja-autoa, jonka katolle se telakoituu ja matkustaa kohdepysäkille. Sieltä drone jatkaa matkaansa, suorittaa tehtävänsä ja lopulta palaa takaisin pysäkille odottamaan paluukyytiä. Kenties tällainen telakka toimisi myös esimerkiksi verkkoyhtiön ajoneuvon katolla, jolloin drone pääsisi matkustajana lähemmäs kohdetta, jossa se lopulta autonomisesti suorittaisi tilatun tehtävän.

Autonominen latausasema

Autonomisessa latausasemassa drone osaa laskeutua alustalle, jonka kautta dronen akkujen lataus tapahtuu. Maailmalta löytyykin jo erilaisia ratkaisuja, ja Suomalainen yritys nimeltään Rumble Tools on ollut eräänlainen edelläkävijä robottikoptereiden latausasemien suhteen. Se on ollut ensimmäisenä maailmassa kehittämässä systeemiä, joka toimii täysin automatisoidusti. Ainutlaatuisin osa on telakointiasema, jonka avulla dronet voivat toimia 24/7 itsenäisesti. Tällaisen tekniikan edut ovat huomattavat, kun mietitään kustannussäästöjä, tehokkuutta ja joustavuutta. (ETN uutinen)

Mikä ihmeen kestävä älyratkaisu?

KÄLY (Kestävät älyratkaisut) on Lapin AMKin hallinnoima hanke, jossa kytketään kestävyyttä, kiertotaloutta ja vastuullisuutta yhteen digitaalisuuden ja älyratkaisujen kanssa. Hankkeessa kartoitetaan mahdollisuuksia, tarpeita ja kiinnostuneita toimijoita kestäville älyratkaisuille, joiden toteutuksessa huomioidaan alueen arktiset olosuhteet.

Kartoitus- ja selvitystyön lisäksi hankkeessa toteutetaan pilotteja ja demonstraatioita, joilla ratkaisuja jalkautetaan käytäntöön. Hankkeessa myös levitetään toimijoille tietoa älykkäistä ja kestävistä ratkaisuista. Hanketta rahoittaa Lapin liitto Euroopan aluekehitysrahastosta ja hankkeen toteutusaika on 1.6.2023-31.5.2026.

Hankkeessa älyratkaisu on määritelty laitteeksi tai kokonaisuudeksi, jossa yhdistyy elektroniikka, ohjelmointi sekä materiaalitekniset ratkaisut. Älyratkaisuihin voi sisältyä myös tekoälyä, robotiikkaa ja mekaniikka. Kestäväksi ratkaisu saadaan kiinnittämällä erityishuomiota ratkaisun rakenteeseen mm. kierrätettävien materiaalien, biomateriaalien ja paristottomuuden hyödyntämiseen.

Lähteet:

Droneinfo, Itseopiskelumateriaalit EU-asetuksen mukaisiin kauko-ohjaajan kokeisiin. Viitattu 10.6.2024 https://droneinfo.fi/fi/itseopiskelumateriaalit-eu-asetuksen-mukaisiin-kauko-ohjaajan-kokeisiin

Mindhive. Dronet lyhentämään sähkökatkoja. Viitattu 7.6.2024 https://www.mindhive.fi/referenssi/faultti

PKS sähkönsiirto, Dronet ja tekoäly tarkastavat sähköverkkoa Pohjois-Karjalassa 2022. Viitattu 7.6.2024 https://pkssahkonsiirto.fi/ajankohtaista/dronet-ja-tekoaly-tarkastavat-sahkoverkkoa-pohjois-karjalassa/

Caruna. 2023. Caruna kuvaa dronella sähköverkkoja Kirkkonummella 2023. Mediatiedote. Viitattu 7.6.2024 https://caruna.fi/ajankohtaista/caruna-kuvaa-dronella-sahkoverkkoja-kirkkonummella

Koskela, T. & Perälä, O. 2024. Inergia Oy. Haastattelu 22.3.2024. Tekijöiden hallussa.

Kelluu solutions, NET-ZERO AERIAL DATA SERVICES. Viitattu 10.6.2024 https://kelluu.com/solution

ETN uutinen, Täysautomaattinen drone tulee Imatralta, Viitattu 10.6.2024 Lähde: https://etn.fi/index.php/about/13-news/7305-taysautomaattinen-drone-tulee-imatralta