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Madrid, 5 de Abril 2018

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roadMadrid, 5 de Abril de 2018

Uso de drones para la gestión y el mantenimiento

de infraestructuras

Alberto de LaordenDirector de Ingenieria. SISTEM

AuspicianOrganiza



Índice

— ¿QUE ES UN DRON…UAV, RPAS?— APLICACIONES DE LOS UAVs— VENTAJAS DE LOS DRONES— APLICACIONES DE LOS DRONES EN LA

GESTIÓN Y MANTENIMIENTO DE INFRAESTRUCTURAS

— EL SISTEMA MILVUS DE SISTEM— CONCLUSIONES

TO THE FUTURE



Uso de drones para la gestión y el mantenimiento de infraestructuras

¿QUE ES UN DRON…UAV, RPAS?

Un vehículo aéreo no tripulado (UAV) comúnmente conocido como"dron" es esencialmente un avión sin piloto humano a bordo.

El vuelo del UAV puede ser controlado ya sea de forma autónoma por losordenadores de a bordo o remotamente por un piloto en el suelo o enotro vehículo (RPA) de forma manual, asistida o automática.

La aeronave es parte de estos sistemas de vuelo, a la que sumar laestación de control en tierra y el enlace de comunicaciones por lo que ladenominación mas correcta es incluyendo la “S” de Sistema (UAS oRPAS)

Dos grandes grupos, multirotores y de ala fija.




APLICACIONES DE LOS UAVs

En el pasado, los UAVs se han utilizado principalmente en aplicacionesmilitares y operaciones especiales, pero desde hace años se estánencontrando cada vez más usos en aplicaciones civiles, como:

• Seguridad civil• Control de fronteras• Búsqueda de personas desaparecidas• Catástrofes• Extinción de incendios• …





Con las limitaciones legislativas anteriores a los vuelos mas allá de la líneade vista (VBLOS) se ha potenciado en los últimos años el uso de UAVsmultirotor en aplicaciones civiles:

• Toma de imágenes y videos para el sector audiovisual y periodístico(reportajes, documentales…)

• Obtención de imágenes de catástrofes, naturales o intencionadas.• Seguimiento y control de concentraciones.• Aplicaciones de rescate• Inspección de estructuras• Inspección de edificios• …





La nueva legislación y los últimos avances tecnológicos harán crecerexponencialmente el uso de esos sistemas en aplicaciones civiles, dondelos sistemas de ala fija empezarán a tener mayor protagonismo ya que:

• Son mucho mas eficientes, a igualdad de tamaño mayor autonomía.• Pueden volar a mayor velocidad.• Pueden volar a mayor altura• Cubren por lo tanto distancias y áreas mayores.• Tienen una huella sonora sensiblemente menor.• Tienen un mayor rango climático de uso en términos detemperatura, viento y lluvia.





Por lo que no tardaremos en ver su uso de forma masiva en:

• Aplicaciones de control de calidad del aire• Aplicaciones cartográficas.• Aplicaciones de prospección y explotación de recursos mineros• Aplicaciones hidrológicas• Aplicaciones en agricultura y/o control de masas forestales• Aplicaciones de mantenimiento de líneas eléctricas• Aplicaciones de Gestión y Control del trafico• Aplicaciones de Gestión y mantenimiento de infraestructuras




VENTAJA DE LOS DRONES

Frente a otro tipo de sistemas fijos:

• Asegura el acceso• Garantiza las comunicaciones• Amplia el espacio• Optimiza el tiempo• Disminuye el riesgo• Reduce los costes




VENTAJA DE LOS DRONES

Frente a sistemas tripulados como los helicópteros:

• Reducción del coste de fabricación.• Reducción del coste de mantenimiento.• Reducción del coste de operación de la aeronave.• Menores necesidades logísticas.• Mejor operatividad, respuesta rápida ante emergencias.• Un pequeño UAV puede despegar y aterrizar en casi cualquier

lugar (no necesita pista de despegue ni aterrizaje)




OTRAS VENTAJAS

• Pueden acercarse mucho más al objetivo• Pueden realizar maniobras de muy alta precisión utilizando radios

de giro muy reducidos.• Pueden volar de noche y a cotas muy bajas.• Son ambientalmente más sostenibles.• Es posible cubrir grandes áreas, remotas, accidentadas, con

cobertura vegetal densa y en condiciones meteorológicasadversas.

• Reducción de riesgos en el trabajo




APLICACIONES DE LOS DRONES EN LA GESTION Y MANTENIMIENTO DE INFRAESTRUCTURAS

• Aplicaciones Cartográficas• Gestión de proyectos y obras• Inventarios• Mantenimiento de infraestructuras




APLICACIONES CARTOGRAFICASLa FotogrametríaMedir a partir de imágenes fotográficas propiedades geométricas de losobjetos y sus situaciones espaciales.

Con técnicas estereoscopias pueden conseguirse imágenes 3D.

Para obtener precisión de cm se requieren puntos de control en elterreno.

Una vez recogidos los datos se exportan a software especializados , quecrean una nube de puntos x,y,z, con la que generar:

• Modelos digitales de superficie (DSM).• Modelos digitales del terreno (DTM).• Ortomosaicos.




APLICACIONES CARTOGRAFICASSistema LIDARTecnología Laser que permite toma de datos topográficos desde un medioaéreo por barrido de superficies

La alta densidad de puntos que se pueden obtener y la elevada resoluciónque se puede alcanzar lo convierten e una poderosa herramienta paraestudios de ingenieria.• mediciones• Seccionados• Cubicaciones

A diferencia de la fotogrametría, no se ve afectado por contrastes de luz ysombras o pendientes abruptas o suaves.

Hasta hace poco se requerían su montaje en aeronaves tripuladas, hoy endía existen ya sistemas de menos de 9Kg que posibilitan su instalaciónen UAVs de menos de 25 Kg.




APLICACIONES CARTOGRAFICASSIG (Sistemas de Información Geográfica)

Relacionan información georreferenciada en formato digital yherramientas informáticas para su análisis con unos objetivos concretos.

El uso de drones es una de las tendencias de futuro en el sector GIS. Puescontribuye a la obtención de datos espaciales en un periodo corto detiempo y con una alta resolución espacial a un coste reducido




GESTION DE PROYECTOS Y OBRAS

La ejecución de obras es un proceso vivo que requiere de un seguimientocontinuo que permita la supervisión geométrica en la ejecución, delimpacto visual y medioambiental y sobre todo el control económico dela misma.

Tanto en el periodo de ejecución , como en el de explotación se requierenmediciones para evaluar y certificar procesos y estados, para lo cualconjugar componentes geométricos y temporales es fundamental paraun eficiente análisis.

Las técnicas empleadas hasta la fecha: topografía clásica y fotogrametríadesde vuelos tripulados tenia costes elevados por lo que los datosgenerados eran discretos y dispersos en el tiempo, agravándose mas elproblema en obras lineales como carreteras y autopistas.





Actualmente ya se están desarrollando proyectos para hacer estas laboresmediante UAVs de ala fija. Con este tipo de UAVs, se pueden alcanzarautonomías de vuelo de varias horas, por lo que son ideales paratrabajos con grandes extensiones de terreno con lo que utilizando lossensores adecuados y las metodologías de captura correspondiente sepuede:

• Obtener datos muy precisos o no en función de la necesidad delproyecto

• Realizar toma de datos recurrentes en series temporales en base a sumenor coste

• Toma de datos sistemáticos de toda la obra a procesar según necesidad,permitiendo una trazabilidad completa de la obra

• Control visual de la obra• Posibilidad de gestión interna. Planificación, vuelo y procesado puederealizarlo un único operador.





La inclusión de los UAVs en obra, permite hacer de forma sistemática,precisa, rápida y económica seguimiento de las mismas ya sea pararealización de certificaciones como para seguimiento visual del procesoconstructivo a lo largo de toda la línea temporal de la obra.

Pero a medida que se empiece a trabajar con otro tipo de sensores(cámaras multiespectrales, sensores medioambientales,… ) el abanicode elementos trazables podrá contemplar:

• Análisis del impacto ambiental de la obra• Análisis del estado de materiales (reluctancia)• Detección automática de movimientos no deseados en estructuraso taludes

• Detección de vicios ocultos (termografía)• …




INVENTARIOS

A partir de una ortofotografía georreferenciada es posible extraer lascoordenadas de los distintos elementos y asociarles una serie deatributos, conformando una base de datos geográfica con el inventariode equipamiento

Las imágenes y videos de alta resolución utilizados pueden utilizarse comodocumento visual de confirmación de estado en la fecha de la toma dedatos.

En base a su menor coste , pueden realizarse toma de datos recurrentesque por técnicas de análisis de imagen pueden detectar de formaautomática modificaciones en el estado de los equipos.




MANTENIMIENTO DE INFRAESTRUCTURAS

Como en los casos anteriores, el uso de UAVs en el mantenimiento de infraestructura permite hacer de forma sistemática, precisa, rápida y económica :

• Inspecciones remotas de estructuras en puntos de acceso difícil.• Verificación del estado de taludes.• Verificación del estado de firmes, auscultación pavimentos de hormigón (localización e identificación de fisuras)

• Verificación del estado de las Marcas viales• Verificación de la Visibilidad de la señalización vertical (invasión vegetación)

• Localización e información de desprendimientos.• Localización e información de Deslizamiento de tierras.




EL SISTEMA MILVUS DE SISTEM

MILVUS es un sistema de ala fija de reducido coste de ciclo de vida y altasprestaciones técnicas, fácilmente desplegable, fruto de la colaboraciónentre THALES, empresa líder en sistemas tripulados y no tripulados ySISTEM empresa integradora de referencia en los sectores de tráfico,Telecomunicaciones y Seguridad.

Su simplicidad de operación y mantenimiento le hacen la solución másefectiva de un mini‐UAV con altas capacidades tácticas.




ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL SISTEMA MILVUS

• Envergadura: 3 m, longitud 1,2 m, altura 0,5 m.• Velocidad de Crucero: 100 km/h.• Altitud: hasta 4000 m.• Peso máximo al despegue: 20 kg. • Carga de Pago: hasta 8 kg.• Autonomía: de 6 a 8 h.• Alcance Operación: 80 km.• Alcance Grabación Video: 70 – 90 km.




MAS VENTAJAS DEL SISTEMA MILVUS

• Lanzamiento en catapulta portátil y despliegue simple:independiente de orografía y condiciones meteorológicas.

• Listo para operación en menos de 30 min.• Capacidad operativa con vientos de hasta 70Km/h.• Operación completamente automática y solo con dos operadores.• Alta precisión de vuelo con doble sensor de navegación.• Dual Módem: redundancia, salto de frecuencia y relé de

comunicaciones.




MAS VENTAJAS DEL SISTEMA MILVUS

• Integrable en sistemas C4ISTAR. Terminalesde visión remota (RVT).

• Estación de control multifunción:capacidad de control hasta 3 UAVs,transferencia de control entre estaciones.

• Detección automática de objetivos. Multi‐tracking: seguimiento de objetivosestáticos y en movimiento.

• IFF Modo 3 / Transpondedor clase C.Incorpora repetidor AIS.

• Concepto modular: facilidad demantenimiento por el usuario.




MAS VENTAJAS DEL SISTEMA MILVUSCon la carga de pago actual instalada en el sistema, se pueden realizar la siguientes funciones:

VIDEOVIGILANCIA EN CARRETERAS Y AUTOVÍAS




FUNCIONALIDAD 1Permitir la grabación y visualización de imágenes y video captados conMILVUS en tiempo real en un centro de visualización sin utilizar lainfraestructura de comunicaciones existente de DGT u otrasAdministraciones, en localizaciones donde no existe infraestructura fijapara la visualización (carreteras secundarias, etc.)




FUNCIONALIDAD 2Visualización y grabación de infracciones en tiempo real con identificaciónde la matrícula y comparación con listas negras.




FUNCIONALIDAD 3Centro de Control Integrado.

Adquisición de vídeo del MILVUSProcesamiento de la información y alarmasExplotaciónmediante cuadro de mandoGeneración de informesPosicionamientoGestión integrada con otros sistemas ITS: PMV, CCTV, ETD, LPR, SEVAC, …




CONCLUSIONES

En conclusión los Drones nos permiten recopilar una gran multitud detipos de datos con una reducción de coste de la unidad de informacióndeseada, cubrir grandes extensiones de terreno, alcanzar lugares dedifícil acceso sin riesgo para las personas, con gran capacidad derespuesta y en un tiempo mínimo.

(eliminando afecciones a terceros, minimizando riesgos)

Las aplicaciones pueden ser múltiples y los resultados extremadamentecompletos.

Con toda la información generada con el uso de los Drones y sutratamiento obtendríamos un buen diagnostico para poder mejorar lossistemas actuales de gestión y control.




CONCLUSIONES

Pero los resultados además de completos pueden sercomplejos.

En efecto, en ocasiones, se genera gran volumen de datosdifícil de manejar. Es por tanto necesario unos profundosconocimientos en planificación, procesamiento de datos einterpretación de resultados.




CONCLUSIONES

Pero además de obtener datos los Drones nos permitenintervenir en tiempo real para obtener mejoras inmediatas.

Con el uso de los Drones no se trata fundamentalmente desustituir técnicas, ni de minimizar costes equipos uoperarios, sino de conocer la tecnología disponible, utilizarlaen los casos que la necesitemos, combinar con otrosmétodos implantados y conseguir un resultado completo,preciso y económicamente viable.

Una aplicación operativa es aquella que resuelve un problemareal a un coste razonable.




CONCLUSIONES

En definitiva, se debe concluir que la aportación de los droneses tan amplia como se pueda imaginar; y dada la velocidadque los avances tecnológicos que todas las disciplinasregistran en los últimos años, no sorprendería que, en unfuturo más próximo que lejano, incluso la imaginación sequedase muy por detrás de los logros reales que sealcancen.




CONCLUSIONES

Nosotros ya hemos avanzado mucho en este empeño, hemos invertido endesarrollo tecnológico y estamos en disposición de ofrecer solucionesreales para hoy con nuestro sistema MILVUS

Queda en mano de las distintas Administraciones la apuesta firme poreste tipo de servicios, incentivando innovaciones y subvenciones,aportando inversiones.




GRACIAS POR SU ATENCION

Alberto de Laorden Santiusteadelaorden@sistem‐group.com

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