โดรนตรวจจับความร้อน ได้รับความนิยมมากขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ด้วยศักยภาพในการตรวจจับความร้อนและบ่งบอกความแตกต่างของอุณหภูมิในพื้นที่ซึ่งยากต่อการเข้าถึงและมีความเสี่ยงต่อการเกิดอุบัติเหตุสูง ผู้ใช้งานในปัจจุบันสามารถเปรียบเทียบภาพสีธรรมดาและภาพ Thermal ได้แบบเรียลไทม์ ขณะบิน ทำให้การใช้งาน โดรนตรวจจับความร้อน สามารถประยุกต์ใช้ได้ในหลากหลายสถานะการณ์ อาทิ การรับมืออัคคีภัยทั้งในตัวอาคารและไฟป่า การตรวจสอบอาคารและโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่เพื่อหารอยรั่ว การดำเนินงานช่วยเหลือและค้นหาผู้ประสบภัย การประยุกร์ใช้ในการเกษตร และอื่นๆอีกมาก
ในบทความนี้ Aonic ขอพาทุกท่านสำรวจ หลักการการทำงานของกล้องตรวจจับความร้อน พร้อมตัวอย่างการทำงานของ DJI thermal drones ในสถานที่จริง
วิธีประยุกร์ใช้โดรนตรวจจับความร้อน
1. การรับมืออัคคีภัยและไฟป่า
ในสถานการณ์จริง อุปสรรคที่สำคัญคือวิสัยทัศน์ของที่ปฏิบัติงานซึ่งถูกจำกัดด้วย กลุ่มควันหนาทึบ ทำให้การตามหา จุดต้นตอของความร้อนนั้นทำได้ยาก เพิ่มความอันตรายให้แก่ทีมงาน โดยเฉพาะในไฟป่าที่การลุกลามสามารถเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว การใช้กล้องจับความร้อนผ่านโดรน สามารถ บ่งบอก Hot spots หรือจุดความร้อนได้จากภาพมุมสูงผ่านกลุ่มควันที่ลอยตัวอยู่ ทำให้การดับเพลิงนั้นเป็นไปอย่างตรงจุดเนื่องด้วยกลุ่มก้อนความร้อนจะถูกแสดงบนหน้าแสดงผลพร้อมตำแหน่งทางภูมิศาสตร์
ทั้งนี้เพื่อให้ทีมงานสามารถ สร้างแผนการรับมือและเส้นทางการลำเลียงน้ำและผู้ปฏิบัติงานภายใต้วิสัยทัศน์ที่มีจำกัดเป็นไปได้อย่างปลอดภัย ในกรณีที่อัคคีภัยเกิดขึ้นในอาคาร ผู้ใช้งานสามารถตรวจความมั่นคงของพื้นที่บางส่วนของตรวจอาคารเพื่อประเมินความปลอดภัยในการเข้าช่วยเหลือ
Case Study
การใช้โดรน DJI Matrice 30 ใน Texas ประเทศสหรัฐอเมิรกา เพื่อให้เจ้าหน้าที่สามารถคาดการณ์ขนาดและความเร็วของการรุกรามของไฟป่าซึ่งวิศัยทัศน์ปกตินั้นถูกบดบังด้วยควันไฟและเศษซากต้นไม้แห้ง โดยกล้องตรวจจับความร้อนสามารถบอก จุดกำเนิดของไฟซึ่งเมื่อทำงานกับ Software DJI FlightHub แล้วหน่วยดับเพลิงสามารถPinpoints เพื่อบอกค่าพิกัดอย่างแม่นยำบนGPsของจุดต้นกำเนิดไฟ เพื่อส่งต่อให้หน่วยงานภาคสนามเข้าทำการผ่านกลุ่มหมอกควัน
2.งาน Inspection และการตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่
โดรนตรวจจับความร้อน เพิ่มขีดความสามารถในงาน Inspection ไปอีกระดับโดยสามารถพลิกแพลงให้เข้ากับงานได้หลากหลายรูปแบบทั้งในตึกสูง และพื้นที่เสี่ยงอันตรายเช่น ในโรงงานไฟฟ้า หรือในเหมืองแร่ ตัวอย่างงานได้แก่
ตรวจสอบรอยรั่วและ Crack จากการรั่วซึมและท่วมขังของน้ำ
บนพื้นผิวอาคาร โดยเฉพาะบนพื้นผิวคอนกรีกที่สามารถมองเห็นได้ยากหากพึ่งพาแค่สายตาของผู้ตรวจสอบ โดยรอยแตกร้าวจะมีค่าอุณหภูมิที่ต่างจากพื้นผิวปกติซึ่งจะสามารถถูกตรวจจับได้ด้วยกล้อง Thermal ซึ่งรวมไปถึงจุดที่สูญเสียความร้อนซึ่งมาจากฉนวนกันความร้อนบกพร่อง
ตรวจสอบโรงงานและอุปกรณ์ป้องกันความร้อน
ในโรงงานที่มีการใช้เชื้อเพลิงเป็นตัวขับเคลื่อนหรือมีฉนวนกันความร้อนที่อาจจะเกิดการสึกกร่อน สามารถถูกตรวจพบและแก้ไขได้อย่างทันท่วงที ผ่านการเปรียบเทียบจุดความร้อนของพลังงานที่มากกว่าส่วนอื่น โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมด้านน้ำมันและแก็ส
ตรวจสอบ แผง Solar cells
ประเมินประสิทธิภาพและความเสียหายของแผง Solar cells ที่ติดตั้งบนหลังคา หรือในพื้นที่ขนาดใหญ่ได้โดยง่าย จากการใช้ โดรนตรวจจับความร้อน ว่าตัวแผงนั้นมีความร้อนที่สูงเกินปกติไปหรือไม่ พร้อมภาพเปรียบเทียบ RGB ปกติ ที่ทำให้สามารถเช็คว่าต้นตอของปัญหานั้นอาจจะเป็นรอยแตก ระบบไฟบกพร่อง ฝุ่นหรือวัตถุปกคลุมตัวแผงทำให้เกิดความร้อนผิดปกติ เป็นต้น
ตรวจสอบเสาร์ไฟฟ้าและตัวจ่ายพลังงาน
ความผิดปกติของความร้อน ตัวครอบแก้ว และหม้อแปลงของเสาร์ไฟฟ้าเป็นเรื่องที่อันตรายอย่างมากเนื่องจาก จุด Over heat จะไม่สามารถถูกตรวจสอบด้วยตาเปล่าได้ซึ่งเป็นหนึ่งในต้นตอหลักของการเกิดไฟไหม้ การ Inspection ด้วยกล้อง thermal สามารถวัดอุณหภูมิความร้อนของอุปกรณ์ไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำ ซึ่งการตรวจเช็คเป็นระยะด้วยโดรนนั้นเพิ่มความปลอดภัยได้เป็นเท่าตัว
Case Studies
การใช้ โดรน DJI Matrice 350 RTK ร่วมกับ Zenmuse H20T ตรวจสอบปล่องปล่อยก๊าซเผาไหม้ในโรงงานประเทศไทย โดย Aonic Thailand ใช้ Thermal camera ตรวจเช็คความปผิดปกติของ ปล่องปล่อยควันและ จุด Overheat ของตัวโรงงาน
3.งานกู้ภัยและค้นหา
ภายหลังภัยพิบัติ เช่น น้ำท่วม แผ่นดินถล่ม น้ำป่าไหลหลาก หรือแม้กระทั้งการหลงป่า โดรนที่ติดตั้งกล้องจับความร้อนคือหนึ่งในเครื่องมือชั้นยอดสำหรับเจ้าหน้าที่ในการบินหาผู้ประสบภัยซึ่งสามารถออกค้นหาได้ทั้งในเวลากลางวันและกลางคืน ช่วยให้ทีมกู้ภัยตรวจจับสัญญาณความร้อนที่นอกจากจะเกิดจากตัวบุคคลแล้ว อาจจะเป็นจุดกองไฟเล็กๆที่ผู้ประสบภัยสร้างขึ้นเป็นสัญญาณ
Case study
การใช้ DJI Matrice 300 RTK และ Zenmuse H20T เพื่องานค้าหาผู้ประสบภัยจากเหตุการณ์น้ำท่วมและดินถล่มในเวียดนาม โดยใช้ โดรนตรวจจับความร้อนค้นหา สัญญาณความร้อนจากผู้รอดชีวิตในพื้นที่ห่างไกลจากนั้นทำการระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์เพื่อให้ทีมงานภาคสนามเข้าช่วยเหลือ ซึ่งทำงานร่วมกับภาพถ่ายทางอากาศปกติเพื่อเพิ่มความแม่นยำทางตำแหน่ง
Thermal imaging: หลักการเบื้องหลังภาพถ่ายความร้อน
ทำความรู้จัก Heat
Heat (ความร้อน) นั้นจริงๆแล้วคือคลื่นรังสีอินฟราเรด (IR) ที่เกิดขึ้นจากการสั่นสะเทือนของอะตอม ภายในวัตถุต่างๆและปล่อย สัญญาณความร้อน (Heat Signature) ออกมา ซึ่งสัญญาณความร้อน จะมีมากน้อยแค่ไหนนั้นจะขึ้นอยู่กับปริมาณการเคลื่อนที่ของอะตอม ยิ่งมีการเคลื่อนที่มากเท่าไหร่ วัตถุก็จะยิ่งร้อนขึ้นเท่านั้น
Thermography หรือการถ่ายภาพความร้อน จึงเป็นกระบวนการตรวจจับและโชว์ Heat signatures เหล่านี้ลงบนภาพถ่ายเพื่อให้ผู้ใช้นำไปพลิกแพลงในสถานการณ์การทำงานที่ต่างกัน
แล้วทำไมมนุษย์ถึงรู้สึกร้อนได้ แต่ไม่สามารถมองเห็น คลื่นรังสีอินฟาเรด? เหตุผลนั้นคือ รังสีดังกล่าวเกิดขึ้นบนความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดวงตาของมนุษย์ไม่สามารถตรวจจับได้ ดังนั้นกล้องความร้อนจึงถูกสร้างขึ้นมาเพื่อวัตถุประสงค์ในการเปลี่ยนสัญญาณอินฟราเรดเหล่านี้ให้เป็นสัญญาณที่มองเห็นได้ของมนุษย์
กล้องตรวจจับความร้อนทำงานอย่างไร
กล้องถ่ายภาพความร้อนใช้เลนส์พิเศษในการตรวจจับคลื่นความถี่อินฟราเรด ด้วย Thermal Sensor และ Image processors เพื่อแสดงผลลัพธ์บนหน้าจอ กล้องอินฟราเรดจะวางติดอยู่กับ gimbal ซึ่งสามารถทำให้การเก็บภาพนั้นมีเสถียรภาพและสามารถหมุนเลนส์ได้ 360 องศา
Thermal Sensor ที่ติดบนกล้องเหล่านี้ มีชื่อทางเทคนิคว่า microradiation thermometer ซึ่งได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทำให้การติดตั้ง exotic cooling materials เพื่อทำให้ตัวเซ็นเซอร์ไม่ Over heat นั้นไม่จำเป็นอีกต่อไป ราคาของกล้องนั้นจึงถูกลงเป็นอย่างมาก
ในปัจจุบัน
กล้องถ่ายภาพความร้อนบนโดรนสามารถตรวจจับอุณหภูมิพื้นผิวของวัตถุได้หลากหลายชนิด แต่มีข้อยกเว้นบน วัตถุที่ขัดเงาสูง มันวาว และสะท้อนแสง ซึ่งแผ่รังสีความร้อนต่ำกว่าเกณปกติ สิ่งเหล่านี้ตรวจพบได้ยากในกล้องความร้อนต่างกับวัตถุที่มีอัตราการแผ่รังสีสูง เช่นไม้ คอนกรีต และแม้แต่คนสามารถสแกนได้ง่าย
การประมวลผล Thermal image
เมื่อโดรนจับข้อมูลความร้อนโดยใช้กล้อง IR แล้ว ผู้ใช้ซอฟต์แวร์สามารถเปลี่ยน Color Palette ที่ใช้แสดงความร้อนของฉากภาพที่แสดงได้ ซึ่งเลือกจากความเหมาะสมของสถานที่และรูปแบบข้อมูลที่อยากได้ ซึ่งได้แก่:
White Hot: วัตถุที่ร้อนกว่าจะดูสว่างขึ้นและพื้นที่ที่เย็นกว่าจะมืด
Black Hot: ตรงกันข้ามกับWhite Hotวัตถุที่ร้อนกว่าจะมีสีที่ดูมืดกว่า
Rainbow: อุณหภูมิที่สูงในแต่ละพื้นที่จะถูกแทนที่ด้วย โทนสีร้อนในขณะที่พื้นที่เย็นกว่าจะใช้โทนสีเย็น
แน่นอนว่าทั้งสามทางเลือกนี้เป็นเพียงแค่เบสิค กล้องถ่ายภาพความร้อนขั้นสูงในปัจจุบันนำเสนอมุมมองที่หลากหลายมากขึ้น — Zenmuse H20T มี 12 Color Palette ให้เลือกใช้ตามความเหมาะสมและจุดประสงค์
ประเภทของกล้องถ่ายภาพความร้อนที่ใช้ยังกำหนดรูปแบบบันทึกและจัดเก็บภาพอีกด้วย ในขณะที่กล้องความร้อนเกรดปกติถึงต่ำนั้นจะสามารถให้ผลลัพธ์เป็นภาพถ่ายความร้อนปกติเพียงอย่างเดียว กล้องความร้อนคุณภาพสูง อาทิ Thermal camera ที่เป็นเอกสิทธ์เฉพาะ DJI ยังสามารถบ่งบอก Thermographic data อุณหภูมิของแต่ละพื้นที่ และ GPS tags ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะสามารถนำไปวิเคราะห์เพิ่มเติม ใน DJI Thermal Analysis Tools เพื่อการใช้งานต่างๆ
สิ่งที่ควรหลีกเลี่ยง
ด้วยความที่ Thermal DJI นั้น Sensitive เป็นอย่างมาก เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดความเสียหายขึ้นกับเซ็นเซอร์ของโดรนตรวจจับความร้อน อย่าให้เลนส์กล้องถ่ายภาพความร้อนนั้นสแกนกับแหล่งพลังงานสูงโดยตรง เช่น ดวงอาทิตย์ ลาวา หรือลำแสงเลเซอร์ มิฉะนั้นเซนเซอร์กล้องอาจจะไหม้จนเกิดความเสียหายถาวร
ความแม่นยำของกล้องถ่ายความร้อน
แม้โดรนตรวจจับความร้อนจะมีประสิทธิภาพสูงเพียงใด การรับมือกับปัจจัยภายนอกทั้งด้านสิ่งแวดล้อมและสภาพอากาศ ที่อาจทำให้การอ่านอุณหภูมิพื้นผิวนั้นคลาดเคลื่อนนั้นยังคงเป็นเรื่องที่ต้องวางแผนให้ดีก่อนการเก็บข้อมูล
ปัจจัยเหล่านี้คือสภาพอากาศที่ร้อนเกินไป ชื้นเกินไป มีเมฆฝนมากเกินไปหรือมีหิมะที่มากเกินไปจะส่งผลถึงความคลาดเคลื่อนได้ กล้องถ่ายภาพความร้อนยังมีข้อจำกัดในการเก็บข้อมูลพื้นผิวกระจกเนื่องจากกระจกนั้นอาจจะกักเก็บความร้อนจากดวงอาทิตย์หรือวัตถุในบริเวณโดยรอบขณะนั้น ผู้ใช้อาจจะไม่ได้ค่าความร้อนที่แม่นยำ
นอกจากกระจกวัตถุที่ถูกผ่านการเคลือบผิวด้วยสารเคมีนั้นอาจทำให้การอ่านค่าอุณภูมิมีการผิดเพี้ยน และการสึกกร่อนของวัตถุเคลือบผิวนั้นส่งผลถึงค่าความคงที่ของอุณหภูมิได้เช่นกัน
อีกหนึ่งปัจจัยคือตำแหน่งสัมพัทธ์ของดวงอาทิตย์ซึ่งอาจส่งผลให้สิ่งของที่ทำจากวัสดุเดียวกันดูแตกต่างกันในกล้องความร้อน ทั้งนี้ควรเก็บค่าความร้อนในเวลาที่ไล่เลี่ยกันเพื่อความแม่นยำในการเปรียบเทียบค่าการเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิ
ความแม่นยำของโดรนตรวจจับความร้อนขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้:
- สภาพอากาศ
- การฟุ้งกระจายของควัน ฝุ่น และเศษผงทางชีวภาพ ในอากาศ
- Emissivity (ประสิทธิภาพการเปร่งความร้อนของวัตถุ)
- Transparency ความโปร่งใสของวัตถุ
- Reflectivity ความสามารถในการสะท้อนแสงของวัตถุ
- ช่วงเวลาของวัน
- มุมของการเก็บภาพ
- วัสดุเคลือบผิวหรือการทาสีบนวัตถุ
- ระยะห่างจากวัตถุ
- ปริมาณของพลังงานความร้อน
- ความขรุขระหรือความเรียบของพื้นผิว
โดรนตรวจจับความร้อน DJI
การเลือกซื้อนั้นขึ้นอยู่กับจุดประสงค์หลักขององค์กรซึ่งโดรนแต่ละตัวนั้นเหมาะกับงานที่แตกต่างกันออกไป บางองค์กรมุ่งเน้นไปที่งานรังวัดที่ดินและเพียงต้องการกล้องความร้อนมาใช้ตรวจสอบงาน ในขณะที่บางองค์กรต้องการ Full-function โดรน สำหรับงานช่วยเหลือและกู้ภัยโดยเฉพาะ ซึ่งโดรน DJI ในตลาดตอนนี้ที่แนะนำนั้นได้แก่:
DJI Mavic 3 Enterprise Thermal
ขนาดเล็กกระทัดรัดมาพร้อมกล้องตรวจจับความร้อนในตัว และ Tele camera ซึ่งซูมได้ถึง 56 เท่า ความละเอียดสูงถึง 48 MP บินได้ 40 นาทีสามารถติดตั้ง Module RTK หรือลำโพงกระจายเสียงเพิ่มเติมได้ ราคาย่อมเยาที่สุดในตอนนี้
2.DJI Matrice 30 Thermal
โดรนขนาดกลาง เหมาะแก่งานช่วยเหลือและกู้ภัย สร้างมาให้ทนทานต่อการใช้งานในสภาพอากาศที่เลวร้าย กล้องตรวจจับความร้อนซูมได้ถึง 200 เท่า มาพร้อม RTK Module ในตัว กับฟีเจอร์ Active Track ทำให้สามารถติดตามสิ่งของที่เคลื่อนไหวได้อัตโนมัติ
3.DJI Matrice 350 RTK with Zenmuse H20T
โดรนอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่สุดของ DJI สามารถติดตั้ง กล้องและ Payloads ได้มากถึงสามชิ้นพร้อมกันขณะบิน ทำให้นอกจากติดตั้ง DJi Zenmuse H20T เพื่อการใช้กล้อง Thermal แล้วยังสามารถติดคู่กับ สปอตไลท์ขนาดใหญ่ ลำโพงกระจายเสียง หรือกล้องตัวอื่นๆได้อีกด้วย พร้อมเวลาบินต่อเที่ยวสูงถึง 50 นาที
Aonic ผู้ให้บริการโดรนครบวงจร
ติดต่อเราวันนี้ รับเดโม่และเทรนนิ่งฟรีถึงที่!!
