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Todo lo que necesitas saber antes de inspeccionar una planta solar con drones y cámaras térmicas

El uso de drones y cámaras térmicas en el campo de la fotovoltaica incrementó la eficiencia en la que se realiza una inspección, los resultados que se obtienen y consecuentemente una mejora en la producción de energía.

Sin drones, la inspección de las plantas solares sería manual y tomaría no solo muchos días en completarse, sino mucha más energía física por parte de los técnicos, muchos más empleados en el campo y mucho más dinero.

Para realizar una inspección fotovoltaica con drones y cámaras térmicas debemos tomar en cuenta factores ambientales, tener cierto conocimiento técnico, además de conocer y escoger los equipos ideales para el tipo de inspección que queremos realizar. En este artículo compartimos todo lo que necesitas saber para llevar a cabo esta tarea y obtener los resultados deseados.

Paso 1. Definir cuál cámara y dron utilizar en función al tipo de inspección.

IMÁGENES TÉRMICAS

Tipo de inspección Resolución cm/px Lente: Altitud Cámaras recomendadas Drones recomendados
Estándar IEC Mínima 640×512 px 3±3.5cm/px 9mm: 14 ± 2.5 mm
13mm: 23 ± 3.5 mm
19mm: 33.5 ± 5.5mm
DJI Zenmuse XT2, FLIR Duo Pro R, and FLIR Vue Pro R, H20T Matrice Series 200-300, Inspire 1
Mantenimiento Anual Mínima 640×512 px 5.5±6cm/px 9mm: 25.5 ± 2.5 mm
13mm: 42.5 ± 3.5 mm
19mm: 61.5 ± 5.5mm
DJI Zenmuse XT2, FLIR Duo Pro R, and FLIR Vue Pro R, H20T Matrice Series 200-300, Inspire 1
Vista General de la planta Mínima 640×512 px 15±20cm/px 9mm: 70 ± 23.5 mm
13mm: 116 ± 38.5 mm
19mm: 167.5* ± 56mm
DJI Zenmuse XT2, FLIR Duo Pro R, and FLIR Vue Pro R, H20T Matrice Series 200-300, Inspire 1

IMÁGENES A COLOR (RGB)

Tipo de inspección Resolución cm/px Lente: Altitud Cámaras recomendadas Drones recomendados
Tipo I: (térmica a 3cm/px) Mínima 4000×3000 3±3.5cm/px 1 cm/px: 37 ± 18 m. DJI Zenmuse XT2, , H20T, Zenmuse X7 Matrice Series 200-300, Inspire 1
Tipo II: (térmica a 5cm/px) Mínima 4000×3000 5.5±6cm/px 2 cm/px: 73 ± 18 m. DJI Zenmuse XT2, H20T, Zenmuse X7 Matrice Series 200-300, Inspire 1
Tipo III: (térmica a 15 cm/px) Mínima 4000×3000 15±20cm/px 5 cm/px: 184* ± 37 m. DJI Zenmuse XT2, H20T, Zenmuse X7 Matrice Series 200-300, Inspire 1


Paso 2. Definir altura de vuelo

Primero que nada, para definir la altura de vuelo necesitaremos saber qué tipo de inspección haremos en función a cuáles resultados el cliente espera obtener. Una vez que sabemos esto procedemos a calcular el GSD y de esta forma definir nuestra altura de vuelo. Si no sabes como hacerlo, en este artículo puedes aprender a calcular el GSD para tus vuelos.

Imagen 1. Calcular la altura de vuelo.

Paso 3. Definir solapamientos

El solapamiento se refiere a la superposición que dejamos entre una imagen y la otra, es decir, cuánta información de la imagen anterior aparece en la posterior.

Tenemos dos tipos de solapamientos, el vertical y el horizontal. El tipo de “solapamiento horizontal” se refiere en dirección de los paneles y el “solapamiento vertical” es perpendicular al vuelo, es decir, la sobreposición de las imágenes entre una row y la siguiente verticalmente. 

Si el solapamiento es demasiado grande podríamos terminar con demasiadas imágenes y un post-procesado muy pesado. Pero si el solapamiento es muy pequeño podríamos quedarnos sin información necesaria de la planta.

De esta manera, a través de la experiencia y del prueba-y-error, hemos definido un solapamiento ideal de Front Overlap 80% que sería para el solapamiento horizontal y Side Overlap 20% el cual nos referimos al solapamiento vertical.

En caso quiera realizar un ortomosaico térmico, deberá modificar el solapamiento a 85%-85% respectivamente.

Imagen 2. Solapamientos frontal y perpendicular

Paso 4. Ángulo de la cámara

Idealmente la inclinación de la cámara será siempre en perpendicular al suelo. Sin embargo y depende de la hora del día puede ocurrir que la luz solar cause reflejos en los paneles y en este caso el ángulo de la cámara será de 20 grados.


Imagen 3. Ángulo de la cámara con respecto a los paneles solares.

Paso 5.  Horario del día y clima para la toma de imágenes.

El momento del día idóneo para realizar la inspección es cuando el sol está lo suficientemente alto pero no perpendicular a la planta, ya que esto podría causar demasiados reflejos, aunque en este caso, inclinar la cámara a un ángulo de 20 grados nos ayudaría a evitar estos reflejos, como lo mencionamos previamente.

Con respecto al clima, lo siguiente es indicativo: cielo limpio o con pocas nubes, preferiblemente 60% o menos de húmedad. La velocidad del viento ideal sería por debajo de 6.5 m/s y una irradiancia igual o superior a 600 W/m2.

La irradiancia es la cantidad de irradiación solar que está incidiendo sobre una superficie específica en un tiempo determinado. Si no sabes como medirla, puedes aprender a medir la irradiancia solar aquí.

Paso 5. Forma de capturar imágenes 

La toma de imágenes debe ser siempre realizada de manera horizontal, en la dirección de las rows. Para visualizar esto mejor dejamos dos imágenes con la manera correcta e incorrecta de hacerlo:

Imagen 4. Forma correcta e incorrecta de fotografiar la planta fotovoltaica.

Paso 6. Velocidad de vuelo

Para conocer a qué velocidad volar debemos tomar en cuenta varios factores, como el tamaño de almacenamiento de la tarjeta de memoria que estamos usando, la cámara y el porcentaje de solapamiento. Comenzando por los solapamientos, si el porcentaje es alto, como en el caso de un ortomosaico, el tiempo de vuelo será mayor para poder captar todas las imágenes, en comparación a vuelos con solapamientos más pequeños.

Con respecto al tipo de cámara, la velocidad de obturación de ésta también tendrá una influencia en la velocidad del vuelo. 

Y luego tenemos las tarjetas de memoria, que es importante escogerlas correctamente ya que el tipo de memoria y su compatibilidad con la cámara que utilicemos nos garantizará la velocidad del vuelo que buscamos.

Así que, antes que nada debemos conocer las especificaciones de nuestra cámara para conocer qué tipo de tarjeta de memoria usa y tipo de interfaz de transferimiento de datos (conocido como “bus” tanto de la cámara como de las memorias). Esto lo encontramos en las especificaciones técnicas del equipo.

Los siguientes son los tres tipos de “bus” que existen:

Velocidad de transferencia de datos de la cámara

Tipo estándar UHS-I Tipo UHS-II Tipo UHS-III
Tiene una velocidad de entre 50 – 100MB/s tiene una velocidad de entre 150 – 300MB/s tiene una velocidad de hasta 624MB/s

Una vez que conocemos los datos de nuestra cámara debemos elegir una tarjeta de memoria compatible. En las tarjetas de memoria la velocidad de transferencia de datos o “bus” se expresa en números romanos I, II, III. Ésta es compatible con la velocidad de transferencias de la cámara igual o menor, por ejemplo, la tarjeta de memoria que especifique II es compatible con la interfaz de una cámara tipo UHS-I y con la UHS-II.

Luego tenemos que evaluar la capacidad de almacenamiento de la tarjeta de memoria y la velocidad de escritura (disparo) y de lectura (transferencia). La velocidad de lectura como verás a continuación está especificada en la tarjeta de memoria, la de escritura suele ser menor a ese número.

Toda las características de la tarjeta la vamos a encontrar en los simbolos que se encuentran en la tarjeta de memoria. Dejamos a continuación un esquema con el significado de estos simbolos y los tipos de tarjetas de memoria.

Imagen 5. Explicación de los simbolos en la tarjeta de memoria

TIPOS DE TARJETAS DE MEMORIA

SD SDHC SDXC
Capacidad máxima de 2GB. Capacidad máxima 32 GB. Capacidad hasta los 2TB.

CARACTERÍSTICAS DE LAS TARJETAS DE MEMORIAS

“Speed classes” nos indica la velocidad de escritura mínima de una tarjeta. Hay diferentes clases de escritura, desde la clase 2 hasta la clase 10.
Por ejemplo; la clase 2 indica 2MB/s, es muy lenta y puede registrar fotos de muy baja resolución.

Mientras que la clase 6 nos indica que registra 6MB/s y puede registrar fotografías de mayor resolución y en formato RAW.

Por su parte, la clase 10 es la más rápida de todas, garantizándonos una velocidad de escritura de 10 MB/s, nos permite grabar vídeos y tomar fotografías de alta resolución sin problema.

“UHS-Class Speed”. Dentro de las tarjetas de clase 10 encontramos dos subcategorías la U1 y la U3. Este tipo de tarjetas están diseñadas para equipos compatibles con UHS.
U1: garantiza una velocidad de escritura mínima constante de 10 MB/s
U3: garantiza una velocidad de escritura mínima constante de 30 MB/s.

Esta nomenclatura nos indica la velocidad del vídeo. Esta clasificación es conocida como “video speed class” y que pueden ser: V6, V10, V30, V60 y V90. En este caso, V10 = 10MB/s.
A partir de la V10 es clase 10 de velocidad de escritura. Y de categoría U1.
A partir de V30 es clase 10 de velocidad de escritura y de categoria U3.

La V10 que a su vez es clase 10 y U1 es la mínima clasificación por la que debemos optar si nuestro trabajo incluye video, formato RAW o toma de imágenes en ráfaga. 

Y desde la clasificación de V30 en adelante, que a su vez es clase 10 y U3, nos aseguramos de que la tarjeta podrá registrar sin problema fotografías Full HD, videos en 4K e imágenes en ráfaga a una velocidad de escritura (disparo) garantizada de 30 MB/s.

Recuerda que, antes de elegir la tarjeta de memoria debes asegurarte que sea compatible con tu equipo fotográfico. Además de esto, recuerda llevar a campo una laptop para mantenerte haciendo un respaldo/back-up del trabajo que estás haciendo. Los equipos pueden fallar y no queremos perder todo el trabajo que hemos realizado.

Y ya que mencionamos esto, también te recomendamos optar por marcas de calidad reconocida al momento de comprar tu tarjeta de memoria para evitar contratiempos.

Algunos ejemplos:

La cámara Zenmuse XT2 especifica en su ficha técnica que es compatible con una memoria de clase UHS-3 de una capacidad máxima de 128 GB. Y recomienda las siguientes tarjetas de memoria: Sandisk Extreme 16/32 GB UHS-3 microSDHC y Sandisk Extreme 64/128 GB UHS-3 microSDXC. Mientras que, la ficha técnica de la cámara Flir Vue Pro R, recomienda usar una tarjeta de memoria microSD de 32GB máximo.

Paso 7. Ruta de vuelo

La ruta de vuelo se debe realizar de izquierda a derecha, en el sentido de las agujas del reloj. Para visualizar esto mejor hemos resaltado la ruta del vuelo en las siguientes dos demos que realizamos en el software DJI GS PRO,

Imagen 6. Ruta de vuelo usando el software DJI GS PRO

Y en el software UgCS,

Imagen 8. Ruta y planificación del vuelo usando el software UgCS.

Una vez que ya tenemos todo esto podemos planificar el vuelo en un software dedicado para esta tarea. En el paso siguiente dejamos una comparación de los tres softwares más famosos y sus principales ventajas y desventajas.

Paso 8. Diferentes opciones de softwares para la planificación de vuelo.

UgCS DJI Ground Station Pro Pix4DCapture
Mayor nivel de conocimiento técnico
Software de pago
Poco intuitiva
Android
IOS
User-friendly (simple y muy fácil de usar)
Versión gratis (suficientes herramientas para realizar el vuelo)
IOS – IPAD
Mayor nivel de conocimiento técnico
Software de pago
Poco intuitiva
Android
IOS

Y para finalizar, hemos hecho una misión demo sobre como realizar la planificación de vuelo para inspeccionar una planta solar usando el software DJI GS Pro y la cámara térmica FLIR Zenmuse XT2, lo puedes encontrar en este enlace.