طائرات بدون طيار للاستكشاف الداخلي ثلاثي الأبعاد - حماية الآثار الثقافية والمسح الداخلي

تتفوق الطائرات المسيّرة في البيئات الداخلية بفضل قدرتها على تغطية مساحات واسعة بسرعة تفوق سرعة الروبوتات ذات العجلات. وبفضل قدرتها على الحركة الجوية، تستطيع الطائرات المسيّرة التنقل على ارتفاعات مختلفة داخل المباني، مما يُتيح إنشاء خرائط دقيقة لمختلف الهياكل. هذه القدرة تُسهّل استكشاف ورسم خرائط البيئات الداخلية المعقدة بكفاءة عالية. إضافةً إلى ذلك، تتميز الطائرات المسيّرة بتعدد استخداماتها، حيث يمكنها التنقل عبر المساحات الضيقة أو التضاريس الوعرة كالمداخن والسلالم. هذه الميزات تجعلها أدوات قيّمة لإنجاز المهام الصعبة أو الخطرة على البشر. في نهاية المطاف، يُمكن لهذه الروبوتات الطائرة أن تُحقق فوائد جمّة للصناعات من خلال تمكينها من الاستكشاف ورسم الخرائط بكفاءة عالية مع ضمان السلامة والاستقلالية.

قام فريق متخصص بتطوير سلسلة من الحلول المصممة خصيصًا لمختلف السيناريوهات. وبالتعاون مع معهد أبوظبي للابتكار التكنولوجي، صمم الفريق ثلاث طائرات بدون طيار مخصصة لاستكشاف ورسم خرائط المساحات الداخلية. هذه الطائرات مزودة بتقنية LiDAR ثلاثية الأبعاد وكاميرات ثلاثية الأبعاد، ما يُمكّنها من تحديد موقعها بدقة ورسم خريطة للبيئة المحيطة من خلال دمج البيانات من التقنيتين. كما تستطيع الكاميرات المدمجة تصنيف الأجسام في الوقت الفعلي، والتمييز بين الجدران والطاولات وغيرها. يتيح دمج هذه التقنيات المتقدمة جمع البيانات ورسم الخرائط بكفاءة عالية أثناء الطيران.

تتمتع هذه الطائرات المسيّرة المصممة خصيصًا بقدرة عالية على المناورة، مما يُمكّنها من التنقل في الأماكن الضيقة أو تعديل إعداداتها وفقًا لمتطلبات المهام المحددة. هذه المرونة تميزها عن البشر أو الروبوتات الأخرى التي قد تواجه صعوبات في سيناريوهات مماثلة. فهي قادرة على المناورة بسرعة وجمع البيانات ذات الصلة في بيئات متنوعة، مما يجعلها مفيدة في مهام البحث والإنقاذ، وتساعد فرق الاستجابة للطوارئ في تحديد مواقع الأفراد وتقييم المواقف الخطرة.

تتمتع هذه الحلول بإمكانيات هائلة لجمع بيانات ثلاثية الأبعاد غنية من المباني التاريخية والمواقع الأثرية التي غالباً ما تقع داخل المباني. ومن خلال توظيف مناهج مبتكرة وتقنيات متطورة لاستكشاف المساحات الداخلية، يمكن توثيق المواقع المهمة بشكل أكثر فعالية من الطرق التقليدية.

بشكل عام، يفتح استخدام الطائرات المسيّرة داخل المباني آفاقًا جديدة للبحث والتطبيقات العملية. إذ يمكن لهذه الطائرات أن تساعد في عمليات فحص البنية التحتية، ومراقبة المناطق الخطرة، وجمع البيانات اللازمة لصيانة المباني وتوثيقها. كما تستفيد قطاعات مثل البناء، والحفاظ على التراث، والهندسة، وإدارة المرافق، والمراقبة الأمنية، والاستجابة للكوارث من الأمان والاستقلالية التي توفرها الطائرات المسيّرة.

تُستخدم الطائرات المسيّرة ذاتية القيادة لجمع بيانات بالغة الأهمية لإجراء مسوحات قنوات تصريف المياه. ففي سلسلة جبال كيتيمات على طول الساحل الشمالي الغربي لكولومبيا البريطانية، يمتد نفق لتصريف المياه بطول 475 مترًا وعرض 8 أمتار، ينقل المياه من محطة توليد الطاقة الكهرومائية الواقعة داخل الجبل. وقد طلب العميل إجراء مسح تفصيلي لداخل النفق لأغراض الصيانة الدورية، إلا أن إغلاق قناة التصريف للتفتيش لم يكن خيارًا متاحًا. ولذلك، قام فريق متخصص بتنفيذ مهمة باستخدام طائرة مسيّرة ذاتية القيادة لالتقاط صور ثلاثية الأبعاد داخل النفق، مما وفر بيانات عالية الدقة ضرورية لتقييم بنيته.

كان الفريق بحاجة إلى مسح باطن النفق دون إيقاف العمليات. وقد تناولت المناقشات الأولية المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد، والسفن السطحية ذاتية القيادة، والأجهزة العائمة المزودة بأجهزة استشعار. وفي النهاية، اختاروا حلاً جوياً.

خطط الفريق للمهمة بدقة متناهية لضمان إجراء فحص آمن وتقليل المخاطر، مع مراعاة عوامل مثل:

هيكل نفق منحني

رحلة نصف كيلومتر داخل الجبل

رؤية منخفضة أو معدومة

بيئة محرومة من نظام تحديد المواقع العالمي (لا يوجد إرسال إشارة بين المشغل والمعدات)

سرعة التدفق الخارجي والاضطراب

أبرز مدير المشروع اختيار طائرة بدون طيار مزودة بوحدات LiDAR عالية الدقة، وكاميرات فيديو، ووحدات قياس الحركة، بالإضافة إلى نظام ملاحة ذاتي يستخدم تقنية SLAM. وقد مكّن هذا الإعداد الطائرة من العمل خارج نطاق الرؤية البصرية (BVLOS) ونطاق الاتصال في البيئات التي لا تتوفر فيها إشارة GPS.

تضمنت خطة إدارة المخاطر الشاملة شبكات الإنقاذ، ومسارات طيران مُخططة بعناية لتجنب العوائق، وتعطيل نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) لمنع التداخل من خطوط الكهرباء أثناء الاقتراب. استخدم الفريق نقاط تحكم دقيقة وبرامج خاصة لإنشاء سحب نقاط ونماذج ثلاثية الأبعاد وفيديوهات جوية لإجراء تقييم هيكلي شامل.

عمليات التفتيش في البيئات التي لا تتوفر فيها أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية (GNSS)

تزداد شعبية تقنية الطائرات المسيّرة في الهندسة المدنية لإجراء عمليات التفتيش في المناطق ذات الإشارات الفضائية المحدودة. تُساعد هذه الطائرات في فحص الأنفاق، وفتحات التهوية، وخطوط الأنابيب، والعبارات. تُعدّ عمليات التفتيش الدورية ضرورية، ولكنها غالبًا ما تكون مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً باستخدام الطرق التقليدية. إضافةً إلى ذلك، قد لا تكشف عمليات التفتيش البصرية عن بعض العيوب المحتملة. تُقدّم الطائرات المسيّرة المُجهّزة بكاميرات بصرية عالية الحساسية حلولًا مثالية للتقييمات الأولية، مما يُقلّل التكاليف والوقت والمخاطر التي قد يتعرض لها المفتشون والفنيون.

ابتكر فريق تطوير أنظمة لتحديد المواقع والملاحة بدقة في البيئات التي لا تتوفر فيها إشارات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS). صُممت هذه التقنية المبتكرة لالتقاط صور عالية الجودة في بيئات الأنفاق المعقدة بدقة وكفاءة استثنائيتين.

تم اختبار النظام في ظروف حقيقية خلال الإغلاق المؤقت لأطول نفق طريق في جمهورية التشيك. وقد أثبت النظام بنجاح قدرته على التقاط صور مفصلة في ظروف صعبة مثل الإضاءة المنخفضة والغبار.

بفضل التكنولوجيا المتقدمة، تستطيع هذه الطائرات المسيّرة فحص الأنفاق الجانبية الضيقة المستخدمة لتصريف الانبعاثات. وتشكل البيئة السامة مخاطر على فرق الصيانة. تُسرّع الطائرات المسيّرة ذاتية القيادة عمليات الفحص أثناء تشغيل الأنفاق، مما يقلل من تعرض الأفراد للأبخرة الضارة ويُحدث ثورة في ممارسات الصيانة.

تم تصميم الطائرات بدون طيار ذاتية القيادة من أجل الانتقال السلس بين البيئات التي تدعم نظام تحديد المواقع العالمي (GNSS) والبيئات التي لا تدعمه أثناء عمليات فحص الجسور.

تزداد أهمية تقنية الطائرات المسيّرة في الهندسة المدنية لفحص البنية التحتية في المناطق التي تفتقر إلى إشارات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) أو التي تعاني من ضعفها أو انعدامها. وتلعب هذه الطائرات دورًا بالغ الأهمية في فحص الجسور والأنفاق وغيرها من المنشآت التي تشكل خطرًا على التدخل اليدوي.

تُعدّ عمليات التفتيش الدورية ضرورية، إلا أن الطرق التقليدية غير فعّالة ومكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً. تُسهّل تقنية الطائرات المسيّرة المتكاملة جمع البيانات وتحليلها في الوقت الفعلي، مما يُمكّن المهندسين من اتخاذ قرارات مدروسة بسرعة. تدعم الصور ومقاطع الفيديو عالية الدقة التقييمات التفصيلية التي يُمكن الرجوع إليها لضمان عدم إغفال أي عيوب. تُعزّز الطائرات المسيّرة السلامة والكفاءة، إذ تُتيح لها التنقل في بيئات معقدة قد تُعاني فيها المعدات التقليدية.