Quy trình kiểm tra mái nhà với Mavic 3E đơn giản & chính xác

Hướng dẫn từng bước để thực hiện kiểm tra mái nhà bằng máy bay không người lái.

Với sự phát triển của các tòa nhà thương mại lớn trên khắp Hoa Kỳ, nhu cầu kiểm tra mái nhà an toàn và hiệu quả đã tăng lên đáng kể.

Mỗi mái nhà đều có đặc điểm riêng, và có nhiều nhu cầu kiểm tra khác nhau. Rò rỉ và hư hỏng có thể gây tổn thất hàng nghìn USD và gây ra các vấn đề khác trong tòa nhà, đồng thời các tòa nhà thương mại lớn có hệ thống HVAC và tấm pin mặt trời đều cần được kiểm tra định kỳ.

Sự xuất hiện của máy bay không người lái trong thập kỷ qua đã thay đổi cách chúng ta kiểm tra các mái nhà. Không còn cần phải sử dụng thang để trèo. Một chuyến bay đơn giản của drone có thể thu thập thông tin có giá trị và có thể dễ dàng chia sẻ lại cho các bên liên quan và những người ra quyết định.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét kỹ các bước cần thực hiện khi sử dụng máy bay không người lái để kiểm tra mái nhà.

Mục lục

Thu thập dữ liệu

1. Hiểu về tài sản
2. Thiết lập Mục tiêu nhiệm vụ
3. Kiểm tra cài đặt cảm biến
4. Lập kế hoạch bay
5. Thu thập dữ liệu
6. Kiểm tra thủ công

 Xử lý dữ liệu 

7. Bộ dữ liệu nhiệt & hình ảnh
8. Điểm kiểm soát mặt đất/Điểm kiểm soát
9. Cài đặt DJI Terra

 Hiển thị dữ liệu 

10. Nhà cung cấp phân tích bên thứ ba

Thu thập dữ liệu

Hiểu về tài sản

Mái nhà có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Một số cuộc kiểm tra dành cho mái nhà dân cư, trong khi nhiều cuộc kiểm tra dành cho các tòa nhà thương mại. Điều quan trọng là phải xem xét phạm vi của dự án để hiểu cách tiếp cận hiệu quả nhất với địa điểm.

Kích thước của mái nhà là một yếu tố cần xem xét. Nếu đó là một mái nhà nhỏ, chi tiết bổ sung có thể được thu thập trong vài phút (hoặc thậm chí vài giây). Các mái nhà thương mại lớn có thể yêu cầu thời gian bay kéo dài, vì vậy hãy lên kế hoạch cho phù hợp.

Độ cao của tòa nhà là một yếu tố chính khi lập kế hoạch cho nhiệm vụ. Một chuyến bay nhanh lên đỉnh tòa nhà có cho biết độ cao của tòa nhà, để bạn có thể lên kế hoạch tốt hơn cho nhiệm vụ.

Một yếu tố quan trọng khác là sự hiểu về môi trường xung quanh tòa nhà. Mavic 3 Enterprise sử dụng O3 Enterprise Transmission để cung cấp kết nối ổn định với drone, cùng với tính năng Tránh chướng ngại vật đa hướng và APAS 5.0 để giúp máy bay không người lái an toàn khi bay trong môi trường chật hẹp và trở về nhà an toàn khi nhiệm vụ hoàn thành. Chúng ta luôn muốn bay một cách an toàn, vì vậy nếu việc kiểm tra mái nhà là của một tòa nhà có bãi đậu xe bên cạnh, hãy đảm bảo rằng bạn tuân theo hướng dẫn của FAA về hoạt động phía trên người. Khi lập kế hoạch cho một nhiệm vụ, hãy đảm bảo rằng đường bay màu xanh lá cây không vượt quá phạm vi của tòa nhà nếu đây là một yếu tố.

Thiết lập mục tiêu nhiệm vụ

Có thể có nhiều tài sản khác nhau trên mái nhà, vì vậy điều quan trọng là phải hiểu mục tiêu của dự án. Các mục tiêu khác nhau có thể yêu cầu nguồn dữ liệu khác (hình ảnh, nhiệt, v.v.) hoặc các yêu cầu về độ chính xác/độ phân giải khác nhau.

Một số trường hợp sử dụng chính để kiểm tra mái nhà là:

• Phát hiện vết nứt/rò rỉ
• kiểm tra HVAC
• Kiểm tra tấm pin năng lượng mặt trời
• Kiểm tra xả khí
• Nhu cầu đo lường

Khi xem xét các trường hợp sử dụng yêu cầu cảm biến nhiệt (kiểm tra tấm pin mặt trời, phát hiện rò rỉ, kiểm tra HVAC, v.v.), chuyến bay thường được tiến hành ngay sau khi mặt trời lặn. Điều này đảm bảo không có Tải nhiệt từ ánh nắng trực tiếp, nhưng mái nhà/tấm pin mặt trời sẽ vẫn ấm trong ngày. Tất nhiên, tìm rò rỉ trên mái nhà sẽ rất khos với cảm biến hình ảnh vào lúc hoàng hôn, vì vậy đôi khi cần phải bay trên cùng một mái nhà hai lần (trước và sau khi mặt trời lặn). 

Để phát hiện rò rỉ, cố gắng KHÔNG bay sau khi trời mưa. Tốt nhất là đợi ít nhất 24 giờ sau khi trời mưa (tối đa một tuần sau đó), để hiểu về thoát nước/rò rỉ. Phân tích nhiệt cũng sẽ là một thách thức nếu bay quá gần nơi có mưa nếu có nước đọng gây ra vấn đề.

Cũng quan trọng không kém là phải đánh giá kích thước của tòa nhà. Đừng cố bay cách đỉnh mái chỉ 20 feet trên một tòa nhà thương mại quá lớn lần đầu tiên. Điều này không chỉ mất quá nhiều thời gian mà còn có thể là một chuyến bay nguy hiểm đối với một phi công thiếu kinh nghiệm. Với thời gian bay lên đến 42 phút của Mavic 3 Enterprise khi được gắn mô-đun RTK, các nhiệm vụ lớn đều có thể thực hiện được – chỉ cần lên kế hoạch phù hợp.

Các yêu cầu về độ chính xác của dữ liệu đối với việc kiểm tra mái nhà là một khía cạnh khác cần xem xét. Thường thì việc đo các mục tiêu bằng một trạm cơ sở trên đỉnh mái nhà có thể khó khăn, nhưng với Mavic 3 Enterprise và mô-đun RTK, bạn có thể tạo ra độ chính xác ở cấp độ centimet mà không cần Điểm kiểm soát mặt đất (tuy nhiên vẫn cần có các điểm kiểm tra để xác thực độ chính xác). Thường thì độ chính xác của dữ liệu không phải là điều quan trọng nhất vì phần lớn trường hợp sử dụng này được định hướng kiểm tra, nhưng nếu dữ liệu yêu cầu phải được căn chỉnh với dữ liệu công trường khác, thì RTK là một lựa chọn tuyệt vời. Các công nghệ RTK, PPK và Cloud PPK có thể giúp bạn đạt được độ chính xác cao cho dự án của mình.

Kiểm tra cài đặt cảm biến

Có một số yếu tố khác nhau cần xem xét khi chọn cài đặt camera/cảm biến của bạn. Chế độ tự động thường sẽ đủ để thu thập dữ liệu tốt, nhưng nếu bạn đang tìm kiếm một số hướng dẫn về cài đặt cảm biến hình ảnh, thì đây là các đề xuất của chúng tôi:

• Tốc độ màn trập 1/1000 hoặc cao hơn trong chuyến bay ban ngày. Khi bay vào ban đêm, nhòe chuyển động sẽ là một yếu tố quan trọng, vì vậy hãy cố gắng đặt tốc độ màn trập nhanh nhất có thể trong khi vẫn có thể nhìn rõ mái nhà.
• Sử dụng ISO để điều chỉnh tốc độ màn trập. Vào ban ngày, tốt nhất là để ISO ở chế độ Tự động, nhưng trong các chuyến bay đêm, bạn có thể sử dụng nó để giúp “làm sáng” hình ảnh nếu bạn cần sử dụng tốc độ màn trập nhanh hơn.
• Định dạng ảnh: JPG
• Tỷ lệ hình ảnh 4:3
• Màn trập cơ học: BẬT
• Cảm biến chụp (nếu chụp nhiệt): TẤT CẢ

• Nếu đó là kiểm tra nhiệt, chúng tôi thường khuyên bạn nên đặt bảng màu thành IronRed vì có sự khác biệt lớn về màu sắc theo nhiệt độ trong chế độ xem của máy ảnh.

Chúng tôi cũng khuyên bạn nên dành thời gian ngay từ đầu để bay nhanh qua mái nhà. Điều này có thể giúp bạn tìm cài đặt camera tốt nhất trước chuyến bay. Mái nhà có thể sáng hơn nhiều so với dự đoán của bạn và nếu bạn khóa cài đặt camera theo cách thủ công trên điểm đầu tiên thì hình ảnh sẽ bị “cháy sáng”.

Lập kế hoạch cho chuyến bay

Phương pháp phổ biến nhất để kiểm tra mái nhà là thu thập đủ các bức ảnh chồng lên nhau để tạo ra bản đồ độ phân giải cao và mô hình 3D của mái nhà. Điều này có thể được thực hiện với Ứng dụng DJI Pilot 2 nếu bạn đang sử dụng máy bay không người lái Mavic 3 Enterprise Series.

Khi lập kế hoạch nhiệm vụ, phương pháp tốt nhất là chọn tùy chọn Lập bản đồ Nhiệm vụ. Sau đây là hướng dẫn giúp bạn bắt đầu Lập bản đồ Nhiệm vụ.

Và đây là một số cài đặt chúng tôi đề xuất cho việc kiểm tra mái nhà:

•       Sử dụng cài đặt chồng chéo mặc định là 70% mặt trước và 80% phía sau. Điều này là đủ để tái tạo mô hình 3D chất lượng cao cho cảm biến hình ảnh.
•       Nếu cần sử dụng cảm biến nhiệt, chúng tôi khuyên dùng 80% mặt bên và mặt trước.
• ·     Khi chọn độ cao, bạn sẽ muốn sử dụng cả hai thanh trượt Độ cao đường bay và Mục tiêu bề mặt tới Điểm cất cánh. Độ cao bay tối ưu trên mái nhà đối với các tòa nhà dân cư là 25-50 feet so với mái nhà. Đối với các tòa nhà thương mại lớn hơn, độ phân giải đó có thể không đạt được, do đó, việc lập kế hoạch cách mái nhà 50-100 feet là đủ. Bằng cách sử dụng chuyến bay nhanh để kiểm tra độ cao của tòa nhà, bạn có thể đặt độ cao cho nhiệm vụ tương ứng. Ví dụ: nếu bạn kiểm tra độ cao của mái nhà dân cư và mái nhà đó cao 25 feet, hãy đặt Mục tiêu bề mặt đến Điểm cất cánh là 25 feet và độ cao của nhiệm vụ từ 50-75 feet. Đối với thương mại, nếu bạn kiểm tra độ cao của mái nhà là 50 feet, hãy lập kế hoạch cho Mục tiêu bề mặt đến Điểm cất cánh là 50 feet và Độ cao Đường bay là 100-150 feet.
•       Bằng cách sử dụng thanh trượt Mục tiêu bề mặt đến Điểm cất cánh, bạn vẫn có thể đạt được các thiết lập phủ sóng chính xác ngay cả khi máy bay không người lái được khởi từ mặt đất. Với cảm biến 4/3 inch của Mavic 3 Enterprise, bạn có thể ghi lại chi tiết đáng kinh ngạc với dải động lớn.

              o   Dưới đây là một số ước tính GSD với M3E:

25 feet	0.2 cm/pixel
50 feet	0.4 cm/pixel
75 feet	0.6 cm/pixel
100 feet	0.9  cm/pixel

               o   Dưới đây là một số ước tính GSD với M3T:

25 feet	0.26 cm/pixel visual, 1 cm/pixel Thermal
50 feet	0.53 cm/pixel visual, 1.98 cm/pixel Thermal
75 feet	0.78 cm/pixel visual, 2.97 cm/pixel Thermal
100 feet	1.05 cm/pixel visual, 3.96 cm/pixel Thermal

•       Nếu mục tiêu của bạn là xây dựng mô hình 3D, dòng Mavic 3 Enterprise có thể sử dụng chức năng Smart Oblique. Điều này giúp kiểm soát gimbal trong suốt chuyến bay để tự động chụp ảnh xiên thay vì chỉ NADIR.

                o   QUAN TRỌNG: nếu mục tiêu là kiểm tra năng lượng mặt trời trên mái nhà sử dụng nhiệt, KHÔNG KHUYẾN  KHÍCH sử dụng Smart Oblique để đọc nhiệt độ chính xác

•       Hướng và tốc độ bay là những khía cạnh khác cần cân nhắc. Mavic 3 Enterprise sử dụng Màn trập cơ học 4/3 inch, cho phép chụp nhanh trong khi vẫn duy trì độ chính xác của hình ảnh và giảm thiểu biến dạng hình ảnh. Thời gian chụp 0,7 giây cho phép máy bay khảo sát nhanh hơn nhiều so với các phiên bản trước. Tốc độ bay không quan trọng đối với Mavic 3 Enterprise, nhưng nếu mục tiêu là Kiểm tra nhiệt với M3T, hãy cố gắng giới hạn tốc độ tối đa dưới 10 dặm/giờ (~4,4 m/s) để giảm thiểu mờ hình ảnh và đọc hình ảnh không chính xác từ cảm biến nhiệt.

               o   Khi lập kế hoạch hướng bay và chỉ chụp ảnh trực quan, bạn nên bay theo hướng hiệu quả nhất. Đối với kiểm tra tấm pin năng lượng mặt trời nhiệt trên mái nhà, nên bay song song với tấm pin để có kết quả tốt nhất khi xử lý dữ liệu

Thu thập dữ liệu

Sau khi hiểu rõ tòa nhà, thiết lập phạm vi của dự án và chuẩn bị cho nhiệm vụ lập bản đồ của mình, bạn sẽ sẵn sàng chụp ảnh hiện trường.

Luôn đảm bảo rằng bạn có thể duy trì tầm nhìn trực quan với drone của mình, điều này có thể khó khăn khi chụp các mái nhà. Theo dõi sát sao kế hoạch bay của máy bay không người lái và camera FPV để đảm bảo bạn không vận hành trên người. Khi nhiệm vụ của bạn hoàn thành, drone sẽ trở về điểm xuất phát hoặc bay vòng tròn (tùy thuộc vào cài đặt Kết thúc nhiệm vụ của bạn).

Kiểm tra thủ công

Sau khi nhiệm vụ tự động hoàn tất, bạn có thể (tùy chọn) thu thập dữ liệu bổ sung về địa điểm. Màn hình chụp thủ công được hiển thị dưới đây có nhiều tính năng giúp bạn tận dụng tối đa từ việc kiểm tra thủ công của mình. Cả Mavic 3 Enterprise và Mavic 3 Thermal đều sử dụng cảm biến 56x hybrid telezoom và bằng cách sử dụng bánh xe cuộn phải, bạn có thể điều chỉnh mức zoom của cảm biến.

Để giúp hiểu rõ hơn về mục tiêu của bạn khi kiểm tra thủ công bằng Mavic 3T, DJI cung cấp chế độ xem Side by Side để hiển thị cả camera zoom và camera nhiệt bên cạnh nhau. Bằng cách nhấp vào nút SBS trên màn hình, bạn có thể chọn hiển thị cả hai chế độ xem cùng một lúc.

Nếu bạn đang sử dụng cảm biến zoom với M3T, chúng tôi cũng khuyên bạn nên sử dụng tính năng Link Zoom để giữ cho Cảm biến Zoom và Nhiệt ở cùng mức zoom giống nhau.

Xử lý dữ liệu

Bộ dữ liệu nhiệt & Hình ảnh trực quan

Sau khi đã thu thập dữ liệu của khu vực cần khảo sát, thì tiếp theo sẽ là xử lý dữ liệu để tạo Mô hình 3D và mô hình 2D chỉnh hình chất lượng cao. Bằng cách sử dụng DJI Terra, quy trình này rất đơn giản để có được các bộ dữ liệu tuyệt vời. Hãy xem video này để tìm hiểu thêm về các bước xử lý dữ liệu trong DJI Terra.

Các bước nhanh chóng để xử lý dữ liệu với DJI Terra là:

•        Nhập ảnh/thư mục vào DJI Terra

               o  Nếu xử lý cả bộ dữ liệu Hình ảnh và Nhiệt, chúng tôi khuyên bạn nên xử lý riêng các bộ dữ liệu

•       Chọn loại đầu ra (Bản đồ 2D, Mô hình 3D) và định dạng tệp (Tiff, Obj, v.v.) và xác định hệ tọa độ (nếu sử dụng dịch vụ NTRIP)

                o  Chạy phép đo tam giác khí

               o  Theo tùy chọn, bạn có thể thay đổi ranh giới khôi phục tại điểm này, điều này có thể giúp tăng tốc thời gian xử lý và kích thước dữ liệu đầu ra khi chỉ tập trung vào nội dung để ghép

•       Bước tùy chọn: Nhập dữ liệu Điểm kiểm soát mặt đất và chọn mã EPSG chính xác cho khu vực. Sử dụng hướng dẫn Điểm kiểm soát mặt đất này để tìm hiểu thêm.

•       Chạy bản đồ 2D và các bước tái tạo mô hình 3D

Xin lưu ý, DJI Terra không đảm bảo đầu ra đã được hiệu chỉnh phổ, chỉ đảm bảo ảnh gốc.

Khi hoàn thành, bạn có thể xem Báo cáo độ chính xác để hiểu độ chính xác của bản đồ. Dữ liệu của bạn hiện đã sẵn sàng để được xem và xuất.

Chúng tôi khuyến khích bạn dùng thử Terra với bản dùng thử 1 tháng có sẵn ở cuối trang web DJI Terra.

Hiển thị dữ liệu

DJI Terra là một phần mềm hỗ trợ xem và phân tích dữ liệu. Bạn có thể đo các vết nứt và rò rỉ bằng Công cụ chú thích và bằng cách sử dụng chuột, bạn có thể điều hướng xung quanh mô hình 3D. Nếu hiển thị trong một khoảng thời gian dài, DJI Terra có một công cụ để quay quanh mô hình 3D vô thời hạn.

Hãy xem xét các kết quả đầu ra điển hình cho việc kiểm tra mái nhà.

Người ta thường phân tích một mô hình 2D trực giao thay vì mô hình 3D khi tìm kiếm các vết rò rỉ, vết nứt và sự bất thường về nhiệt. Mô hình 3D giúp đưa ra cái nhìn tổng quan về khu vực, nhưng thường thì các công cụ phân tích của bên thứ 3 để kiểm tra nhiệt sẽ phân tích hình ảnh gốc thay vì mô hình 3D. Nếu khách hàng yêu cầu tập dữ liệu, DJI Terra hỗ trợ xuất dữ liệu dưới các định dạng sau đây, dữ liệu được định vị địa lý và có thể được nhập vào công cụ phân tích của bên thứ ba mong muốn (DroneDeploy, Raptor Maps, vv.)

DJI cũng có Công cụ phân tích nhiệt. Trong ứng dụng này, bạn có thể phân tích hình ảnh gốc và bộ dữ liệu đã xử lý để hiểu đầy đủ các chỉ số nhiệt độ. Ngoài ra còn có một công cụ có sẵn công khai từ Eric Olsen để chuyển đổi dữ liệu nhiệt của bạn sang định dạng RJPG để cho phép bạn nhập vào các công cụ Phân tích Nhiệt của Flir.

Nhà cung cấp phân tích bên thứ ba

Có rất nhiều giải pháp chuyên môn để hỗ trợ tự động hóa phân tích kiểm tra. Nếu bạn muốn tự động hóa việc phát hiện vết nứt, phát hiện rò rỉ, kiểm tra năng lượng mặt trời, v.v., hãy xem các nhà cung cấp giải pháp này có thể giúp tự động hóa quy trình làm việc.

DroneDeploy là nhà cung cấp xử lý đám mây đã lập bản đồ và xử lý hơn 500 triệu mẫu trên toàn thế giới. Công cụ của họ được sử dụng trên nhiều ngành công nghiệp khác nhau (Xây dựng, Nông nghiệp, Dầu khí, Năng lượng mặt trời, v.v.). DroneDeploy có một số công cụ và báo cáo chuyên môn đặc biệt cho việc kiểm tra mái nhà.

Báo cáo Mái nhà của DroneDeploy giúp thu thập kích thước của mái nhà từ mô hình 3D đã xử lý. Mục đích chủ yếu để lập kế hoạch lắp đặt mái nhà năng lượng mặt trời và tìm hiểu kích thước mái nhà nhưng không có khả năng phát hiện hư hỏng tự động.

DroneDeploy cũng có Công cụ phân tích nhiệt độ có thể giúp xác định các vấn đề trong bản đồ nhiệt. Chỉ cần sử dụng biểu đồ ở phía bên trái để thay đổi phạm vi nhiệt độ. Họ cũng có một công cụ song song để giúp hiểu được sự khác biệt giữa nhiều ngày bay khác nhau.

Nếu mục tiêu là tập trung nhiều hơn vào việc phát hiện thiệt hại, thì Loveland Innovations và Eagleview là hai lựa chọn tuyệt vời để phát hiện thiệt hại tự động. Họ có một số công cụ có thể phát hiện không chỉ các vết nứt nhỏ mà còn cả các lỗ nhỏ/lõm do mưa đá và tổn thương do cây. Hãy xem công cụ web IMGING của LoveLand Innovation bên dưới để phân tích dữ liệu, cùng với trang báo cáo mẫu từ Eagleview:

Và nếu trường hợp sử dụng tập trung vào nhiệt, thì Raptor Maps nổi tiếng với khả năng phân tích hình ảnh nhiệt. Với hơn 50GW tấm pin mặt trời được phân tích cho đến nay, các công cụ của họ là công cụ phù hợp để phân tích tấm pin mặt trời. Xem ảnh chụp màn hình từ công cụ của họ bên dưới để hiểu quá trình kiểm tra bảng điều khiển năng lượng mặt trời của họ.