全自动型ドローンと卫星ブロードバンドインターネットを活用したインフラ远隔自动点検システムを开発 |麻豆APP

　麻豆APP（代表取締役社長：乘京正弘）は、KDDIスマートドローン株式会社（代表取締役社長：博野雅文）と共同で、非GNSS环境下かつモバイル通信不感地域でも適用可能な、全自动型ドローンと卫星ブロードバンドインターネットを活用したインフラ远隔自动点検システムを开発しました。本システムは、あらゆる場所でのドローンの自律飛行、遠隔?リアルタイムな飛行制御や映像配信、ならびに、空撮データの一元管理と空撮データに基づく物体検出?変状検出が可能で、点検の省力化?高度化が実現できます。
　今回开発したシステムは、2022年9月の全自动型ドローンのレベル3飞行とドローンによる地表面変位计测※1に続く、両社の共同开発の第二弾となります。
　
※1　全自動ドローンのレベル3飛行とドローンによる地表面変位計測を共同検証 |麻豆APP (tobishima.co.jp)

写真1 全自動型ドローンの遠隔自動運用

写真2 ドローンの自律飛行による設備点検

开発の背景

　合理的なインフラ远隔自动点検の実现を目的に、以下４つの课题を设定したうえで、全自动型ドローンのさらなる活用を目指して新たな共同开発に着手しました。
1.　全自动型ドローンのフライト可能エリア拡大による适用范囲拡大
2.　ドローン机体およびフライトエリア周辺の远隔管制による安全性向上
3.　ドローン取得データの高度利活用によるさらなる业务効率化
4.　プラットフォーム统合によるユーザビリティ向上

インフラ远隔自动点検システムの概要

　今回开発したインフラ远隔自动点検システムは、ドローン部、ネットワークインフラ部、エッジ部、クラウド部により构成されます（図1）。

図1 インフラ遠隔自動点検システムの構成

●　ドローン部
　Skydio社が提供するドローン機体「X2」およびドローン基地局「Skydio Dock for X2」を採用しました。これにより、非GNSS环境下においても屋内外でドローンの遠隔自動運用が可能となります。

●　ネットワークインフラ部
　SpaceX社が開発しKDDIが提供する法人向け衛星ブロードバンドインターネット「STARLINK BUSINESS」および、IP65メッシュWiFiアクセスポイントを採用しました。これにより、モバイル通信不感地域であっても高速?低遅延?シームレスなインターネット通信环境を広域で構築可能です。

●　エッジ部
　ドローンの遠隔管制を目的として、「リモート管制システム」を開発しました。本システムにより、①「Skydio Dock for X2」周辺の気象データ?映像データの取得、②警告灯による離着陸時や第三者接近時の警告発報が可能となり、ドローンの安全安心な遠隔自動運用を実現します。

●　クラウド部
　ドローンセンシングのプロセス一元化を目的として、クラウドシステムを开発しました。本クラウドシステムにより、①リモート管制システム取得データのダッシュボード表示、②空撮データの専用クラウドサーバへの自动アップロード、③机械学习を用いたリアルタイム物体検出通知、④変状検出、⑤各机能のプラットフォーム统合、が可能となり、ドローン取得データ活用による业务の自动化?高度化およびユーザビリティ向上を実现します。
　なお、本クラウドシステム開発においては、Skydio API※2およびMicrosoft社が提供するサービスであるTeams、Azure、SharePoint、Power Automate、Power Apps、Power BIを活用しています。

※2 API（Application Programming Interface）：プログラムの機能を外部から利用できるようにするインターフェイス

小水力発电所での远隔自动点検の実証実験

　本システムの有効性検証を目的として、麻豆APPと株式会社オリエンタルコンサルタンツ（代表取締役社長：野崎秀則）が共同で発電事業を行っている米沢大平小水力発電所（山形県米沢市）※3にて実証実験を行いました。
　
※3　山形県米沢市で小水力発電所を運転開始 |麻豆APP (tobishima.co.jp)

●　実証実験の背景
　中山间部に位置する小水力発电所においては、居住エリアから离れているため维持管理业务に大きな労力を要すること、灾害発生后の迅速な初动対応に时间を要することから、効率的な维持管理手法が求められています。
　昨今では、ドローンを用いた远隔?自动点検も採用されつつありますが、地形や树木により骋狈厂厂卫星电波が遮蔽されることや、モバイル通信电波が届かずインターネットが利用不可であることから、ドローンの採用は限定的でした。
　一方で、ドローン空撮データについても、手动でのデータ管理作业や管理者の目视による判断が必要であり、データ取得后のプロセスの自动化や省力化が求められていました。
　これらの课题に対して开発システムを试験的に适用し、小水力発电所施设の远隔?自动点検におけるシステムの有効性を検証しました。

●　実証実験の结果
　本実証実験において、本システムにより効率的かつ高度な点検を远隔自动で実施することができました。具体的な効果を以下に示します。なお、本発电所周辺は补耻のサービスエリア圏外です。

◇　モバイル通信不感地域に所在する运転中の小水力発电所において、非骋狈厂厂环境下であってもドローンの安定した远隔自动运用が可能であり、点検业务の迅速化?省力化を実现（図2、写真3）
◇　リモート管制システム取得情报のダッシュボード表示による各种データの一元管理や、离着陆时?第叁者接近时の警告灯鸣动および管理者へのプッシュ通知により、ドローンの安全安心な远隔自动运用が可能（写真4、図3、図4）
◇　ドローンのリアルタイム配信映像（カラーカメラおよび赤外线カメラ）に基づく、人物や车両などの础滨物体検出および管理者へのプッシュ通知により、第叁者立ち入り管理の省力化と自动记録を実现（図5）
◇　ドローン飞行后に取得データを厂丑补谤别笔辞颈苍迟に自动アップロードすることにより、関係者间での迅速なデータ共有が可能
◇　机体搭载の痴笔厂※4による异なる时期における构図の一致した写真の空撮、および二つの空撮画像を専用アプリ上で比较することによる差分検出と可视化が可能であり、発电所设备の経时変化箇所の自动抽出および管理者への提示により点検业务を効率化?定量化（写真5、図6）
◇　今回開発した各機能を、麻豆APPが全社導入しているコラボレーションツール「Microsoft Teams」をプラットフォームとして統合することにより、ユーザビリティ向上やデータの一元管理、異なるシステム間のワークフロー連携が可能

※4 VPS（Visual Positioning System）：機体に搭載した6つの障害物回避用カメラにより周辺环境の視覚情報を取得し、正確な3D环境マップを生成することにより高精度に自己位置を推定する、Skydio社が開発したシステム

図2 取水口周辺での自律飛行時の配信映像

写真3 取水口に近接した空撮写真

写真4 開発したリモート管制システムと搭載したセンサ類

図3 リモート管制システムによるAI人物検出およびプッシュ通知の例（夜間）

図4 ダッシュボード表示の例

図5 ドローンのリアルタイム配信映像に基づくAI人物検出およびプッシュ通知の例（左：日中（カラーカメラ）、右：夜間（赤外線カメラ））

写真5 発電所余水路の空撮写真（左：2023年8月、右：2023年11月）

図6 経時変化箇所の自動抽出の例

成果と今后の展望

　今回の実証実験により本システムは、山间部における建设工事や地下构造物の建设工事のように、非骋狈厂厂环境下かつモバイル通信不感地域でも适用できることが确认されました。また本システムは、建设现场における技能者や资机材のカウントや位置管理、および进捗管理や出来高算出といった业务への适用も可能です。
　今后は、人手不足や生产性向上といった建设工事の课题を解决するための手段として、屋内外を问わずあらゆる领域の工事现场を念头に置き、本システムを活用していく予定です。また、础滨検出精度向上や検出対象の拡大、他のドローンやロボットとの连携などを目指し、建设现场のさらなる省力化および安全性向上を进めてまいります。

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