在過去的幾十年里，紅外熱成像成為工業(yè)和建筑領(lǐng)域的重要話題。這方面的最新發(fā)展之一是從空中進行紅外熱成像檢測。紅外熱像儀與無人機相結(jié)合對檢測光伏系統(tǒng)尤其有用。紅外熱像儀無人機也可用于對難以接近的建筑或電力線路進行紅外熱成像檢測，以及用于消防和執(zhí)法工作。這項技術(shù)還可用于其他工業(yè)應(yīng)用、研發(fā)、尖端航空考古學、觀察大自然和動物等。
使用無人機之前，大型光伏系統(tǒng)只能從一個較高的位置或建筑物，通過高空作業(yè)者或是升高的攝影三腳架進行整體紅外熱成像檢測，這需要花費很大的力氣，并且非常不靈活。來自瑞士emitec Messtechnik AG公司的Beni Riedi對此很不滿意，因此萌生出使用紅外熱像儀無人機檢測光伏系統(tǒng)和大型建筑的想法。
emitec的測量與測試解決方案
emitec設(shè)有三個部門，emitec數(shù)據(jù)通訊部（負責測量，記錄，分析，優(yōu)化，測試，管理網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用），emitec工業(yè)部（負責EMC測量技術(shù)，HF，紅外熱成像，輸出，信號分析，數(shù)據(jù)記錄和實驗室），mesomatic光纖技術(shù)部（負責光纖測量與接合技術(shù)，光纖組件和有線電視(CATV)），為客戶提供來自單一供應(yīng)商的全面的商業(yè)測試解決方案。該公司同50多家國際知名制造商合作，其中就有全球紅外熱像儀領(lǐng)導(dǎo)者FLIR Systems提供的解決方案。
從構(gòu)思到雛形
考慮到使用紅外熱成像，Beni Riedi接觸了各種高端紅外熱像儀。“由于距離較遠，我們意識到應(yīng)使用熱分辨率高的高端紅外熱像儀。”Beni Riedi解釋道， “飛行解決方案也要同樣可靠。”因此他需要一個有能力的無人機合作伙伴，它便是快速簡單空中記錄領(lǐng)域的專家Helipro股份有限公司。“我們的無人機使用電機驅(qū)動，由于重量較輕，因此具 備蜂鳥一樣的飛行性能。”Helipro公司的Marc Baumann解釋道。“如此一來，它就可以在150m的高空從全新的角度獲取空中記錄。”
在為期兩天的培訓(xùn)課程中，用戶了解到無人機技術(shù)和控制的理論和實踐知識，從而能夠靈活操縱飛行器。此外，這也是對貴重的紅外熱成像無人機承保的重要需求。
高清視頻向地傳輸
無人機使用高清視頻向地傳輸系統(tǒng)將實時熱圖像傳輸?shù)揭粋�或多個監(jiān)控器上（例如傳輸?shù)綗嵯駧熓褂玫谋O(jiān)控器上，同時傳輸?shù)綗o人機操縱者的平板電腦上）。為實現(xiàn)該功能，emitec和Helipro提供的整體解決方案使用紅外熱像儀的HDMI接口和自帶的高清視頻向地傳輸系統(tǒng)連續(xù)傳輸具有高清質(zhì)量的飛行全程非輻射熱視頻，必要時還可加入多波段動態(tài)成像(MSX)。他完全有理由為此感到驕傲，“如此高清的圖像質(zhì)量無人能及。”emitec和Helipro提供的整體解決方案還使用了一套自主研發(fā)的紅外成像儀控制系統(tǒng)，可以在拍攝輻射熱圖像的同時進行錄像。
空中紅外熱成像服務(wù)
emitec和Helipro聯(lián)合研發(fā)的紅外熱成像無人機的第一位客戶是來自瑞士Krüger + Co. AG公司的Rolf Rutzer，他希望籍此將自己定位為技術(shù)先驅(qū)，并擴展其服務(wù)組合。Krüger + Co. AG公司最初成立時是一家小型工程技術(shù)公司，現(xiàn)在已經(jīng)成為擁有超過250名員工的制造商和服務(wù)提供商，專營建筑采暖/干燥，水漬，泄露檢測，建筑物理性質(zhì)和空氣調(diào)節(jié)等業(yè)務(wù)。“使用紅外熱成像無人機，可以為客戶提供大型建筑和光纖系統(tǒng)的檢測服務(wù)，這在以前是不可能的，”Rolf Rutzer解釋道，“紅外熱成像無人機能夠為質(zhì)量控制，維護檢查和其他基本事項提供寶貴的檢測結(jié)果，是擴展客戶價值鏈的重要因素，同時可以提高生態(tài)和經(jīng)濟可持續(xù)性。”
維護不容忽視
每個中型或大型的光伏系統(tǒng)需要至少每年檢測一次，這樣才能在安裝時發(fā)現(xiàn)缺陷模塊，及時尋求保修服務(wù)。這些問題可能包括制造缺陷或是運輸過程中造成的損壞。同時，確保系統(tǒng)運行時整個系統(tǒng)的高效性，以及更換缺陷模塊也十分重要。如此一來，任何缺陷或是氣候原因?qū)е碌膿p壞都能及時得到補救。可登錄ww.getflir.com/green-guidebook，免費查看FLIR《建筑和可再生能源應(yīng)用手冊》中的常見問題概覽
無人機非常高效，尤其是對含有較多模塊的大面積進行檢測的時候。例如，如果倉庫屋頂?shù)奶柲苊姘宄霈F(xiàn)了問題，用儀表逐個模塊測量會很費力氣。紅外熱成像便是這種情況下的理想工具，因為光伏模塊的問題通常會伴有相對較高的10-20°K (=°C)的溫差。
高端紅外熱像儀
為實現(xiàn)遠距離檢測，Beni Riedi需要一臺絕對高質(zhì)量、高分辨率的紅外熱像儀。因此emitec選擇了FLIR T640bx紅外熱像儀。它的分辨率為640 x 480像素， 不僅能夠提供清晰圖像，還能呈現(xiàn)高精度細節(jié)。這款紅外熱像儀具備永久連續(xù)自動對焦功能，這對于獲取清晰的熱圖像視頻流而言非常重要，因為無人機的飛行高度是不斷變化的。其他功能還包括取景器，集成GPS，羅盤，實時線溫分布，圖像繪制（熱圖像和可見光圖像），MPEG4，WLAN，Meterlink，熱疊加，畫中畫及MSX圖像增強功能，可以通過整合熱圖像和可見光圖像，呈現(xiàn)精確的未知細節(jié)。
包括無人機，紅外熱像儀，鏡頭，軟件和培訓(xùn)在內(nèi)的全套服務(wù)
紅外熱成像無人機提供包括飛行器和FLIR T640bx紅外熱像儀在內(nèi)的全套服務(wù)。不僅提供25°的標準鏡頭，可以從空中捕獲清晰影像，同時帶有45°廣角鏡頭，可用來捕獲更大的熱視場。一旦發(fā)現(xiàn)問題區(qū)域，無人機會使用15°變焦鏡頭從高處進行細節(jié)記錄。變焦鏡頭還非常適合用來檢測電力線路，因為問題一般出現(xiàn)在較小的區(qū)域內(nèi)，飛行器需要保持一定的距離。
包括軟件和培訓(xùn)服務(wù)
整體解決方案還包括分析軟件和為期三天的培訓(xùn)課程。培訓(xùn)的前兩天，Helipro公司的Marc Baumann會解釋無人機技術(shù)和控制的理論和實踐知識，這樣用戶就能安全地操縱飛行器，此外，這也是對紅外熱成像無人機承保的重要需求。第三天，Emitiec公司的Beni Riedi會向用戶解釋紅外熱像儀和軟件技術(shù)，用戶需要具備相關(guān)資格證書或至少受過足夠的熱成像專家培訓(xùn)。
天氣情況應(yīng)對及影響
當然無人機的使用有一定的局限性。這個系統(tǒng)無法在下雪，下雨或是大風的天氣情況下使用。“總的來說風對建筑紅外熱成像檢測是很不利的，”Beni Riedi解釋道，“因為風會將建筑表面冷卻，這樣檢測結(jié)果就不真實了。”除此之外，還應(yīng)注意控制無人機僅在一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)紅外熱像儀，避免鏡頭直接對準太陽， 這樣會損壞探測器。
Helipro推薦每隔6個月確認無人機運行正常。FLIR紅外熱像儀基本不需要維護，但是Beni Riedi仍然建議每年到emitec檢測一下，重新校準，升級軟件。
廣泛使用選擇
設(shè)計紅外熱成像無人機時，重點是紅外熱像儀要全年都能使用，并盡可能靈活。通過它的模塊化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了這一點：雖然出于安全起見紅外熱像儀被牢牢固定在無人機上，并需要獨特的線路方案實現(xiàn)控制和高清視頻向地傳輸功能，但是紅外熱像儀可以輕松拆卸，作為手持紅外熱像儀使用。紅外熱成像無人機的兩大主要應(yīng)用（光伏系統(tǒng)檢測和建筑檢測）也能相互補充：因為光伏系統(tǒng)通常在熱季進行檢測，而建筑熱損失通常發(fā)生在冷季。由于需求很大，這種紅外熱成像無人機能夠很快收回投資。
總結(jié)
通過紅外熱成像無人機，emitec，F(xiàn)LIR Systems和Helipro公司提供了一種高效、高科技檢測技術(shù)。光伏系統(tǒng)運營商
和大型建筑業(yè)主能夠借助該系統(tǒng)的專業(yè)服務(wù)供應(yīng)商，從系統(tǒng)中獲益。所有參與的公司均展現(xiàn)了其在該領(lǐng)域的高水準，為市場增添了一項開創(chuàng)性的服務(wù)項目。
