Letecké práce s termokamerou

Diagnostika termokamerou či také termovizní diagnostika využívá bezdotykového měření teploty pro stanovení oteplení na diagnostikovaných zařízení. Informace o povrchové teplotě a oteplení zařízení, oproti normálnímu stavu, je pak důležitou informací z hlediska jejich závady či správné funkčnosti. Na základě oteplení je tak možné stanovit závadu zařízení, blížící se závadu a dokonce také nápravné opatření s cílem zamezit dalším škodám a nebo zvýšení efektivnosti provozu.

Možnosti přístupu k údržbě: Přístup k údržbě technologií a jejích částí můžeme rozdělit na reaktivní, preventivní a prediktivní. Podrobněji se rozdílům v jednotlivých přístupech věnujeme v samostatném článku příspěvku: Tři přístupy k údržbě technologických celků a jejich součástí. Nasazení termokamer a dronů s termokamerami je obvyklé právě v prediktivní údržbě, kdy se škodám a problémům snažíme předcházet.

Oblast působnosti

Provádíme letecké práce za použití termokamery dle zadání zákazníka. Aplikace termokamery z naší strany je možné pro libovolnou oblast zájmu. Její použítí je pak nejčastěji spojeno s následujícími našimi službami: Diagnostika fotovoltaických elektráren (postup zde vychází z IEC-TS-62446-3, viz [3]), Inspekce zatékání do plochých střech (postup zde vychází z ASTM C 1153, viz [5]), Kontrola prvků distribuční a přenosové soustavy vysokého napětí (zde vycházíme z obecných postupů dle ISO 18434-1 [4] a MIL-STD-2194 [2]), Inspekce, mapování a pasportizace budov (zde především ČSN EN 13187 [9] a ČSN 73 0540-2 [10]) a dále pak v rámci služby Inspekce produktovodů a tepláren.

Využití termokamer a termovizní diagnostiky je také důležité v rámci služby Kontrola mostních konstrukcí, kde vycházíme především z publikace Guidelines for Thermographic Inspection of Concrete Bridge Components in Shaded Conditions [6]. Své místo nacházejí termokamery i v rámci služby Letecká data pro precizní zemědělství a lesnictví, zde je však častější nasazení multispektrálních kamer.

Víte, v jakém technickém stavu jsou vaše aktiva?

Technická diagnostika je prostředkem k jejich dlouhodobému a ekonomicky výnosnému provozu. Umožňuje plánovat opravy s cílem zvýšení efektivity provozu, zamezení finančních ztrát i předcházení poruch.

Krátce k termovizní diagnostice

Termovizní diagnostika je založena na bezdotykovém měření teploty (kvantitativní termografie) nebo stanovování teplotních nepravidelností. Postup využití termokamer v oblasti technické diagnostiky vychází z normy ČSN ISO 18434-1 [4].

Termovize jako měřicí přístroj zaznamenává intenzitu tepelného záření z měřeného povrchu, z něhož je následně výpočtem a na základě zadaných parametrů (emisivita, odražená zdánlivá teplota a případně parametry atmosféry) stanovena povrchová teplota. Tepelné záření je svou fyzikální povahou elektromagnetické záření, které je vyzařováno z povrchu měřených objektů s intenzitou, která je úměrná čtvrté mocnině povrchové teploty (viz Stefanův–Boltzmannův zákon na Wikipedii).

Z právě řečeného vyplývá, že termovize neměří teplotu přímo, jako například dotykový teploměr, ale nepřímo ze zadaných parametrů a měřením (mikrobolometrem) stanovené intenzity tepelného záření, které je vyzařováno z měřeného povrchu. Tedy, pro stanovení povrchové teploty potřebujeme vedle realizace měření (termovizí) také zadat jisté parametry měření. Z rovnice měření termovizí (taktéž rovnice termografie) vyplývá, že pro stanovení povrchové teploty z naměřené intenzity tepelného záření je třeba do termovize zadat (tj. skutečně nastavit tyto parametry v přístroji nebo později u pořízených snímků): I) emisivitu měřeného povrchu a II) hodnotu odražené zdánlivé teploty.

Rovnice termografie dává do souvislosti všechny výše zmíněné faktory: tj. že záření, které dopadá na detektor termokamery je součtem 1) záření vyzářeného povrchem měřeného objektu (k tomuto údaji se chceme měřením dobrat), 2) záření odraženého od povrchu měřeného objektu (toto záření pochází z okolních předmětů a jeho vlivu se chceme zbavit) a 3) tepelného záření pocházejícího z atmosféry, která je mezi termokamerou a měřeným objektem (i toto záření musíme od výsledné hodnoty odečíst). Dále je třeba zahrnout vliv útlumu atmosféry, která utlumuje jak tepelné záření vyzářené povrchem měřeného předmětu, tak tepelné záření okolních těles tímto povrchem do termokamery odraženého. Situaci ilustruje následující obrázek.

Rovnice měření termokamerou
Rovnice měření termokamerou. Tepelná záření, které pochází ze snímaného povrchu můžeme rozdělit na dvě složky: I) vlastí tepelné záření, které je povrchem vyzařováno dle Planckova vyzařovacího zákona, a II) odrazu tepelné záření, které pochází z okolí, do situace navíc vstupuje III) tepelné vyzařování atmosféry, který zároveň záření typu I) a II) utlumuje. Více informací je obsaženo v našem článku Dron s termovizí.

Obsáhlejší vysvětlení problematiky naleznete v našem článku Dron s termovizí. Se základy problematiky termovizní diagnostiky se také můžete seznámit z naší přednášky Fyzikální souvislosti bezdotykového měření teploty, která proběhla v rámci Fyzikálních čtvrtků na ČVUT.

Typické aplikace letecké termografie

Mezi typické aplikace letecké termografie za použití dronu s termovizí patří diagnostika fotovoltaických elektráren, inspekce zatékání do plochých střech, kontrola prvků distribuční a přenosové soustavy vysokého napětí, termografická inspekce budov, inspekce produktovodů a tepláren, termografická kontrola mostních konstrukcí a další.

Vedle technické diagnostiky mají drony s termovizí velmi široké uplatnění ve vědě a výzkumu. Zde pak zejména v oblasti precizního zemědělství, precizního lesnictví a v ekologii.

Fotografie ovladače dronu s termovizí
Ovladač dronu s termovizí. Snímek pochází z mapování polních experimentů v rámci výzkumu metod pro monitoring sucha a jeho dopadu na rostliny.

Kontaktujte nás pro cenovou nabídku

Nabízíme: letecké práce za využití dronu. Mezi naše obory patří energetika, teplárenství, stavebnictví, věda a výzkum, precizní lesnictví i zemědělství a samozřejmě i klasické služby v oblasti leteckého filmu a videa. Kontaktujte nás pro cenovou nabídku nebo další informace o naší činnosti.

Související informace

  1. Dron s termovizí – obsáhlý článek k problematice na serveru www.eko-drony.cz
  2. MIL-STD-2194 – MILITARY STANDARD: INFRARED THERMAL IMAGING SURVEY PROCEDURE FOR ELECTRICAL EQUIPMENT (12 FEB 1988)
  3. IEC-TS-62446-3 – Photovoltaic (PV) systems – Requirements for testing, documentation and maintenance – Part 3: Photovoltaic modules and plants – Outdoor infrared thermography
  4. ISO 18434-1 – Condition monitoring and diagnostics of machines — Thermography — Part 1: General procedure
  5.  ASTM C 1153 – Practice for Location of Wet Insulation in Roofing Systems Using Infrared
  6. Guidelines for Thermographic Inspection of Concrete Bridge Components in Shaded Conditions, Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board
  7. Use of aerial thermography to reduce mortality of roe deer fawns before harvest, PeerJ
  8. Fyzikální souvislosti bezdotykového měření teploty, Jan Sova, přednáška v rámci fyzikálních čtvrtků
  9. ČSN EN 13187 – Tepelné chování budov – Kvalitativní určení tepelných nepravidelností v pláštích budov – Infračervená metoda
  10. ČSN 73 0540-2 (730540) Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky